出流比对带侧流梯形扰流柱通道换热的影响

为了解侧向出流比对扰流柱通道端壁换热的影响,对简化后的涡轮叶片尾缘扰流柱冷气通道进行了数值仿真研究.结果表明:出流比对端壁表面的换热有很大影响.出流比为0时,梯形通道端壁换热系数呈不对称分布,靠近梯形长边处较大,窄边处较小;出流比大于0时,端壁靠近梯形窄边通道弦向出流口区域的换热系数随着出流比的增大而增大,而靠近梯形长边区域换热系数则随着出流比的增大而降低;出流比对通道端壁表面换热的影响随着雷诺数的增大而增大.     

跨音级轴流压气机转子轮毂非轴对称造型研究

关于优化提高压气机效能问题,由于压气机通道的二次流流动会造成流动损失,引起效率下降.为了解决上述问题,通过改变轮毂端壁结构,可以控制二次流流动,以提高压气机效率.采用人工神经网络及遗传算法的叶轮机械三维优化建模方法,使在最高效率工况下可以保持流量不变,压比不低于优化前.对压气机转子轮毂结构进行了优化,得到新型非轴对称端壁结构,并进行仿真.结果表明,降低了转子通道内的相对总压损失,抑制了下游静叶角区分离,可使压气机提高效率,并能有效控制端壁附近的流动损失,提高压气机效率.     

涡轮叶片凸包强化传热的数值仿真研究

为了提高发动机高温涡轮叶片的冷却效率,延长使用时间,通过增强换热技术,采用数值仿真计算方法,在Realizable k-ε湍流模型上对球形凸包壁面的光滑矩形通道进行了换热特性研究,分析了凸包区域流场特性以及导致凸包区域换热增强的机理.在Re=20000 ～60000的范围内比较了三种不同凸包深度的换热性能,研究了凸包深度对换热和流阻的影响,计算结果表明随着凸包深度增加,换热增强因子和流阻增大因子增加,平均综合换热性能也有所增强.计算数据显示Re数对凸包壁面的换热增强因子和阻力增大因子的影响相对较小,对平均综合传热性能的影响也相对较小.仿真结果验证-了仿真模型可为增强换热性能设计提供依据.     

高热流微冷却器的换热性能研究

对以水为换热介质的微通道冷却器对模拟发热电子芯片进行冷却的换热性能进行了实验研究.通过测量流体的流量、进出口温度、发热片表面热流密度,获得了不同几何结构微通道冷却器在不同加热功率、不同Re数条件下的换热特性和冷却效果.结果表明,微通道冷却器可以有效地对表面热流密度高达5.34×105 W/m2的发热电子芯片进行冷却;微通道冷却器的换热性能随Re数的增大而提高,所提高的幅度随加热功率的增大而增大;微通道的几何结构对换热性能有显著影响,平均Nu数随微通道的宽深比增大而增大.     

带横流及旋流射流冲击换热的数值与实验研究

为了获得良好的数值模拟方法预测带横流、旋流冲击射流的流动换热特点,采用SST湍流模型对带横流、旋流冲击射流的流动换热特性进行了三维数值研究,并利用热电偶温度测试装置对冲击靶面局部换热系数分布进行了实验研究和验证.研究结果表明:横流使得靶面换热效果明显降低;横向出流使得靶面换热系数分布均匀化,尤其是在高雷诺数下更为明显.计算结果与实验特征是基本吻合的,所用的数值模拟方法能较为成功的预测带横流、旋流冲击射流的流动换热特性.     

雷诺数对高负荷低速涡轮性能影响的试验研究

为了研究雷诺数对高负荷低压低速涡轮性能的影响规律,以某双级高负荷低压低速涡轮为研究对象,在涡轮部件试验器上开展了变雷诺数试验研究。控制其他相似参数保持一致,通过来流节流、出口引射的方式改变涡轮内雷诺数水平。共采集了6个雷诺数状态下的气动参数,分析了雷诺数对涡轮总特性及测量截面流场参数的变化规律。结果表明,该涡轮效率随着雷诺数的降低而显著降低,研究雷诺数范围内,效率降低了2.8%;在低雷诺数下,第二级导叶通道涡、尾缘涡等涡系尺度及强度均发展壮大,气动损失增加;第二级动叶轮周功减小,做功能力损失6.3%。     

高回流被动式微混合器设计及数值模拟

为了提高混合强度设计了一种高回流被动式微混合器,其反馈通道中的回流延长了混合时间并促进形成涡流,增强了对流和扩散作用。通过优化反馈通道形状和混合腔入口尺寸,该微混合器提升了其回流率和混合强度。利用仿真软件Fluent分析该微混合器的性能,仿真表明对于给定的微混合器其回流率和混合强度仅仅决定于雷诺数,回流率和混合强度均随雷诺数增大而增大。特别地,当雷诺数低至8.3时,仍可在反馈通道中找到回流;当雷诺数为99.6时,回流率达到24%,混合强度则超过60%。通过对反馈通道倾斜角度参数的模拟,该微混合器的回流率和混合强度均有明显提升。     

两种湍流模型在风洞拐角流场计算中的应用及比较

为降低风洞拐角压力损失,提高其气动性能,使用雷诺应力模型(Reynolds Stress Model,RSM)和k-ε湍流模型对其流场进行数值模拟,分析和比较两种模型在压力损失因数、壁面摩擦损失和二次流损失上的异同,得出:使用两种模型均能发现拐角压力损失因数并不随雷诺数变化而变化;使用RSM得到的压力损失因数与实验值更为接近;相同雷诺数下,使用RSM计算得到的壁面摩擦损失因数比k-ε湍流模型的大,但两种模型得到的壁面摩擦损失因数变化趋势一致;两种模型计算得到的二次流损失随雷诺数变化规律一致,但是在相同雷诺数下,使用k-ε湍流模型计算得到的二次流损失比RSM大.     

基于格子Boltzmann方法的换热器优化模拟

为优化换热器的结构设计,用格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)结合多孔介质模型模拟换热器内的换热,研究雷诺数、普朗特数和热扩散率比的变化对温度场和换热性能的影响.模拟结果表明:在小雷诺数范围内,随着雷诺数的增加,努塞尔数先增加后减小,即存在一个使换热性能达到最好的雷诺数;随着普朗特数的增加,努塞尔数减小,换热性能降低;随着热扩散率比的增加,换热性能提高.分析不同管柱排列方式对换热性能的影响,结果表明:叉排的换热效果明显优于顺排,当横向节距等于2时,对于均匀顺排或叉排,努塞尔数均随纵向节距的增加而减小,这与实验结果相符;对于非均匀叉排,采用"前密"或"中间密"的排布方式有利于换热.     

初始条件对滑阀性能影响的数值研究

对流体通过滑阀的阶跃响应进行了数值解析计算.分别在静止流体和稳定流体的初始条件下,给出了压力差为阶跃变化时液流通过滑阀的流线图.讨论了初始条件和压力差对射流角、流量,流量系数和雷诺数等的影响,做出了不同初始条件下,射流角、流量,流量系数及雷诺数与压力差的关系图.数值计算的结果表明,当压力差大于临界值时,由于初始条件的不同,将导致两个迥然不同的射流流动.在初始条件为静止流体的情况下,其射流角、流量,流量系数和雷诺数比初始条件为稳定流体的情况下的对应值小.