涡轮叶片尾缘扰流柱对换热效果的影响

对一个有交叉排列圆形扰流柱的涡轮叶片尾缘冷却方案进行了数值研究.应用CFX计算程序对冷却方案进行了气热耦合计算,并对温度场、流场及换热系数的变化进行了详细的分析.结果表明,扰流柱对增强换热效果明显.     

涡轮叶片尾缘扰流柱最佳形状的研究

以涡轮叶片尾缘中扰流柱的换热为应用背景，讨论了一定条件下获得最大换热量时扰流柱的形状曲线，系统分析了这种最佳曲线随扰流柱物性参数及几何特征变化的规律。     

分离结构扰流柱的叶片通道流动与换热数值研究

应用-两方程模型对分离结构扰流柱的叶片内冷通道的换热与流动进行了三维数值模拟研究,扰流柱的布置按简单叉排方式。计算结果表明:在本文的参数范围内,与完整扰流柱相比,分离结构扰流柱的换热效果略有增强,而阻力系数随之增大,分离位置居中的扰流柱通道的换热效果最好。随着开缝厚度的增加,通道表面换热效果和流动阻力系数均先略有增大而后逐渐减小。     

涡轮叶片尾缘典型结构的流动与换热特性研究

针对涡轮叶片尾缘"冲击+扰流柱"复合典型冷却结构,通过分析内部流场和换热特性,揭示"冲击+扰流柱"冷却结构中流动发展的过程以及冲击对压力分布和流场分布的影响,揭示涡轮叶片尾缘区内射流冲击扰流柱排通道内换热机理,详细分析了冲击下各个表面的换热情况。结果表明,压比的增大能够有效改善冷却通道端壁的换热性能,但同时增大了压力损失;在两种冲击距离下,n=3d换热效果优于n=6d,但是n=6d的下游换热覆盖效果优于n=3d。顺排时,冲击孔的平均换热系数大约是扰流柱的1.5倍;叉排时,冲击孔的平均换热系数大约是扰流柱的3倍,而其它部位的平均换热系数受排列方式的影响很小。因此,"冲击+扰流柱"冷却结构的匹配,对于优化涡轮叶片尾缘区域的换热及其重要。     

阵列射流冲击冷却换热系数的数值研究

采用数值模拟方法对冲击冷却的流动和传热过程进行了三维数值研究.特别研究了在冲击孔叉排方式下,相邻孔间距、冲击距离以及射流入口雷诺数对冲击表面冷却流动传热特性的影响规律.     

蓄热式连续加热炉内流动与换热特性的数值模拟

以某公司大方坯蓄热式连续加热炉为研究对象,对该炉建立了三维物理数学模型,分别采用可实现双方程湍流模型,PDF非预混燃烧模型、离散坐标法辐射模型(DO模型),应用Fluent数值仿真软件进行了模拟研究,得到了蓄热式连续加热炉内的流场和温度场的分布规律,并对炉内对流换热系数的分布进行了详细的分析研究.结果表明:钢坯表面局部对流换热系数在各加热段内分布不均匀,这主要是由于烧嘴进口射流所引起的局部流速的差异性,从整体上来看,预热段和加热1段的对流换热系数要高于其它各段.     

扰流柱对间断交叉肋流动换热特性的影响研究

为了探究扰流柱对间断交叉肋通道流动与换热特性的影响,针对不同扰流柱数量和排布位置建立了不同的交叉肋模型,并通过数值模拟的方法,计算了各模型的阻力系数比、强化换热系数以及综合热效率3个性能指标的变化情况。研究结果表明：随着扰流柱数量的增大,阻力系数比和强化换热系数逐渐增大,而综合热效率不断下降;在进口雷诺数为20 000时,14柱模型与32柱模型相比,阻力系数比升高了15.4%,强化换热系数升高了32%,综合热效率提高了2.6%;将相同数量的扰流柱排布在通道内的不同位置对综合热效率的影响并不明显。     

燃气透平叶片尾缘内部冷却通道流动与换热特性研究

针对更为接近于真实叶片尾缘段的楔形内部冷却通道的流动与换热特性开展了数值研究,分析了不同冷却工质应用在楔形冷却通道中的性能表现以及不同扰流柱结构、柱肋组合冷却结构对尾缘内部冷却通道中的热力特性的影响.研究表明:区别于矩形内部冷却通道,楔形通道中壁面传热系数沿流动方向呈现逐渐升高的趋势;冷却工质对换热性能影响明显,蒸汽的...     

涡轮叶片尾缘偏劈缝结构二维模型的冷却研究

对叶片尾缘偏劈缝冷却结构的流动与换热进行了二维的数值模拟,研究了涡轮叶片尾缘无量纲长度L／H(即尾缘长度与冷气流出口的高度比)、偏劈缝喷射角a、吹风比M及Reynolds数(RP)对涡轮叶片尾缘平均冷却效果的影响。     

汽-汽再热器内流动与换热特性数值研究

为了揭示汽-汽再热器的换热特性,本文首次通过三维数值模拟的方法对汽-汽再热器内的流动、换热及熵产特性进行了研究。结果显示,当高温蒸汽流速较小时,高温蒸汽侧进口处的温度梯度较大,而低温蒸汽侧出口处的温度变化不明显;随着高温蒸汽流速增大,高温蒸汽沿流程的温度梯度逐渐减小,低温蒸汽出口平均温度逐渐增大,同时换热器内局部熵产值逐渐增大;随着管壳式换热器隔板数的增加,低温蒸汽出口平均温度逐渐增大,但增幅逐渐减小。     

透平叶片尾缘冷却结构唇板构型对流动和传热的影响

为了提高尾缘冷却效果和降低叶栅气动损失,采用SST k-ω模型研究简化的压力面射流冷却结构唇板构型对冷却效果的影响。结果表明:唇板改型可以提高射流出口段的传热强度,但会增大气动损失;在研究范围内抬升一倍下板尾部边界层厚度时综合效果最佳;速比0.5和1.0时,原型的射流出流后向上抬升,在下板表面附近产生低速区,降低当地传热强度;速比0.5时,原型下板尾缘出现分离区,并与板后的回流区发生掺混,改型结构增强射流刚性,分离点后移;改型结构在不同速比下的传热系数均有所增强,平均传热系数在3个速比下分别提高了26.31%、34.72%和15.33%,其中速比1.0的综合传热因子最高,传热系数增加的幅值最大,且总压损失增加不显著。     

阵列射流冲击冷却流场与温度场的数值模拟

采用数值模拟方法对冲击冷却的流动和传热过程进行了三维数值研究。特别研究了在冲击孔叉排方式下,相邻孔间距、冲击距离以及射流入口雷诺数对冲击表面冷却流动传热特性的影响规律。     

阵列射流冲击冷却换热特性的数值研究

运用数值计算的方法对不同流动取向的多排孔冲击射流冷却特性进行了三维模拟,并对有初始横向流的多排孔冲击射流冷却特性进行了数值研究,揭示出射流雷诺数、流动方向、初始横向流对冲击冷却传热特性的影响规律。结果表明:研究范围内,射流雷诺数越大,冲击靶面换热效果越好;冲击腔室两端都设为出口时努赛尔数峰值所对应的射流驻点区向下游偏移最小且换热效果最好;当横流雷诺数与射流雷诺数之比大于0.5之后,有横流时的冲击射流冷却局部努赛尔数比无横流时有较为显著下降。     

凹槽式叶顶流动换热的数值研究

针对叶尖间隙高度对凹槽式叶顶流动与换热的影响展开数值研究,评估4种湍流模型在叶顶换热方面的预测能力.结果表明：凹槽肩壁顶部、凹槽腔底部近前缘区域和叶顶尾缘为高换热区,凹槽腔底的中部和尾部区域为低换热区;不同湍流模型对叶尖间隙泄漏量预测差别很小,但泄漏流流动状态差异很大,这是造成不同湍流模型对叶顶换热预测存在重大差别的原因;在研究的间隙范围内,叶尖间隙泄漏量和叶顶换热强度随间隙高度的增大而增加;在所选的4种湍流模型中,k-ω模型是叶顶换热数值模拟较好的湍流模型选择.     

透平端部非定常流动及传热的数值研究

基于E~3透平第一级模型,通过将动叶放大对级进行约化,数值分析非定常下透平级内涡系结构的发展。静叶出口的涡系结构受下游动叶周向运动的影响,通道涡呈现抬升趋势。静叶出口总压损失比定常相对高1.22%。静叶出口的通道涡在下游动叶内传播,与动叶内的二次流涡系结构发生干涉,静叶出口的通道涡对动叶内的通道涡产生排挤作用。受非定常效应的影响,端壁上摩擦系数的分布呈周期性变化,其中吸力面前缘角区与分离线下游区域变化尤为突出。相比于定常计算的结果,非定常条件下端壁传热的平均水平提高,但是变动幅度降低。     

凹坑深度对透平叶片前缘换热的影响

涡轮叶片前缘由于受到燃气的冲击,热负荷较高,其冷却和换热情况极大的影响了燃机的性能,因此是涡轮叶片上最关键的传热区,在对涡轮进行传热设计和计算时必须对该区域予以考虑。设计冲击靶面,对凹坑结构进行冲击,建立模型,通过数值计算分析其冷却效果。通过对凹坑的温度场进行对比分析,给出凹坑深度的变化对冲击靶面换热的影响。对于带凹坑结构,通过凹坑深度分析叶片前缘换热效果,当凹坑深度不太大时,凹坑深度的增加会增强冲击靶面的换热;当凹坑深度增加得较大时,则会明显降低冲击靶面的换热。     

矩形管湍流冲击射流流动与传热的数值研究

采用SIMPLE算法和RNG k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程和能量方程,对雷诺数为10000和冲击高度为4倍喷管水力直径的矩形管湍流冲击射流进行了数值模拟。结果发现在冲击面附近的射流横截面上,伴随着两个反向旋转涡对的出现,形成了主流速度的两个偏心峰值。分析认为双偏心速度峰值的形成是由冲击面产生的涡量向上游截面扩散而引起的。温度场和冲击面局部№数分布的研究结果表明：射流的传热特性受流动结构的控制,采用矩形管湍流射流可以获得较大的冲击区和较均匀的冷却效果。     

不同喷口结构对冲击式速冻机换热特性影响的模拟研究

为研究不同喷口结构时速冻机内流动和换热特性、优化速冻机的气流组织和提高换热效率,以冲击式速冻机为研究对象,设计了5种不同形式的条缝喷口,分别对这5种喷口喷射气流流动和换热特性进行数值模拟,对比分析喷射区域的气流组织,研究了被冲击的板带表面的温度场分布和Nu变化。研究表明:孔板式喷口的流量较小,为167. 9 m~3/h,换热的均匀性较差;组合式渐缩喷口的气流组织最佳,喷口出口的流量最大,为226. 2 m~3/h,同时板带表面的平均Nu也最高,达到29. 6。     

燃气透平第一级叶片燃气侧的流动与换热特性研究

对某重型燃气轮机透平第一级叶栅通道内无气膜冷却下的三维黏性流动与传热特性进行了数值模拟,对比了不同来流湍流度对叶片燃气侧流动与换热特性的影响,分析了静叶非定常尾迹对动叶换热特性的影响.结果表明:来流湍流度对静叶表面的换热特性有明显的影响,但对动叶表面换热特性的影响很小;静叶尾迹对动叶表面的换热特性影响较大.