管网方法在双层壁冷却结构设计中的应用

为快捷有效地计算涡轮叶片双层壁复合冷却结构的冷却特性,将一套适用于气冷叶片换热模拟的管网耦合算法应用于所设计的双层壁内冷叶片上.结合冷却流路的一维管道网络算法以及壁面单元与对应外流场网格间的插值过程,形成HIT3D-Coolnet管网耦合程序,并参考有测量数据的涡轮叶片算例验证其模拟有效性.针对新型的双层壁冷却结构,在已有叶型的基础上初步构建3种配气方式的复合冷却方案.用HIT3D-Coolnet快速得到叶片外壁温度信息以甄选初始方案,借助全三维数值模拟分析初选方案双层壁结构内的流动特性,并据此采取措施改善初始设计.流场分析表明,导入腔内的冷却空气冲击腔壁,并在腔室空间内形成特定的旋涡结构,有效地强化了内部对流换热.在合理的冷气分配下,双层壁冷却技术可获得较好的冷却效果.     

涡轮发动机复合材料叶片用增强织物研究进展

基于涡轮发动机复合材料叶片的研究进展,从预浸料铺放(铺层)技术和三维织物机织技术两个方面介绍了涡轮叶片用复合材料增强织物的研究现状,最后从织物结构设计、标准化体系建立、模拟角度提出了涡轮叶片用三维织物的未来发展方向.     

抽吸孔对交叉肋冷却通道内部流动和传热的影响

为了研究燃气轮机涡轮叶片内部结构的冷却性能,本文采用基于雷诺平均的数值计算方法,获得交叉肋冷却通道内部流场和传热系数分布。研究结果表明:抽吸效应在孔附近产生很强的传热区域,可以改变子通道内的流动结构。子通道内的强制纵向涡是通道整体传热得到强化的重要因素。孔的位置分布对内部流动和传热的影响最大。25%的抽吸量就能够维持交叉肋通道的良好的冷却性能,通过合理布置抽吸孔能够提高交叉肋通道的综合热效率。     

超低水头轴流式水轮机反问题设计及水力特性研究

基于准三维的反问题设计方法,设计了可用于低水头可再生能源开发的超低水头轴流式水轮机的导叶和转轮叶片.导叶为等厚叶片,转轮叶片采用空化性能良好的NACA 66(MOD)翼型.设计中根据给定的进出口边环量分布及叶片表面载荷分布,在满足无撞击进口水流条件下,计算、调整叶片剖面翼型的拱度和安放角.为了验证设计方法的有效性,还对该轴流式水轮机进行了全流道的三维定常湍流计算.计算结果表明:流道内水流流动平顺,水力损失小,最高效率可以达到92.16%,且在较宽的水头变幅内,水轮机均具有良好的水力性能.     

装甲车辆柴油机试验台架冷却系统动态传热模型

基于集总参数法建立了一个装甲车辆柴油机试验台架冷却系统动态传热模型,考虑了柴油机机体、散热器、水泵及调温器的动态传热特性及工作特点,为冷却系统的设计与改进提供了依据;并在12V150涡轮增压柴油机进行了试验．该模型可用于柴油机冷却系统的动态传热研究．     

通气孔对动叶冷却结构流动和换热特性的影响

为深入研究某型燃气轮高温旋转动叶片内部先进的复合冷却结构,采用三维气热耦合数值计算方法,模拟该叶片外部高温流场、内部前后冷却腔内蛇形折流通道复合冷却结构的流动性能与换热特性,研究前腔蛇形折流冷却通道在采用局部通气孔改进设计的条件下对整个旋转叶片外表面冷却效果与内部冷却通道流阻系数的改善程度。计算结果表明:在给定的冷气流量条件下,无通气孔设计时,叶片内部蛇形折流通道采用的气膜/冲击/扰流复合冷却结构能够对叶片整体带来较好的换热效果,并且叶片内、外表面温度分布都处于合理范围,但由于整个内部折流冷却通道流动阻力较高,导致对冷却气源供应压力要求过大,且前后冷却腔室进口设计压力差别较大;在内冷前腔局部位置设计冷气通孔结构,可有效降低前腔折流通道的流动阻力,在保证叶片换热效果没有受到明显影响的前提下,实现了所需冷气供应压力和冷气量同时显著下降,多腔冷却气体用量得到更好匹配。该改型设计提高了原型叶片的工程应用价值。     

高炉冷却板的传热分析

给出了计算高炉冷却板和耐材温度分布的三维稳态传热模型，该模型可用于分析耐材材质、冷却板间距、冷却板内水速和炉内煤气温度对温度分布的影响，为冷却板设计和耐材的选择提供理论依据。     

气膜冷却涡轮叶栅气动损失的TOTLOS算法

本文将计算气膜冷却涡轮叶栅的TOTLOS法与实体壁上边界层和传热的计算相结合,进行了气膜冷却涡轮叶栅气动损失的计算,通过对不同叶型、不同孔径、不同喷射角以及不同冷却区域的对比,证明上述方法对于高吹风比气膜冷却或在边界层较薄的区域注入冷气可得到良好的计算结果.     

虚拟修模技术在涡轮叶片模具优化设计中的应用研究

为了提高涡轮叶片的成形质量,减少模具的修模次数,提出了一种基于反变形原理的虚拟修模方法。通过使用P ROCAST软件对涡轮叶片铸造过程进行仿真,利用有限元模型计算涡轮叶片的精铸位移场,建立基于位移场的虚拟修模方法,并使用该方法对模具进行优化设计,经涡轮叶片模具设计仿真实验验证,所采用的方法取得了良好的效果,可初步应用于模具的优化设计。     

舰船燃气轮机变几何动力涡轮三维粘性流场的数值分析

基于耦合求解可压缩Favre平均Navier-Stokes方程及Menter的Shear Stress Transport Model(SST)双方程湍流模型,对一个考虑采用可调导叶设计的舰船燃气轮机变几何动力涡轮的全流场进行了三维粘性数值模拟,研究了可调导叶转动导致变几何动力涡轮气动性能变化的流场机理,重点分析了低工况下可调导叶级动叶栅流道内三维分离涡流场的结构特征,指出与定几何动力涡轮相比,由于可调导叶的关小不仅造成可调导叶级动叶处于大攻角三维分离涡流场运行,而且使整个变几何动力涡轮的效率显著下降了1%~5%。