U型冷卻通道內(nèi)部的流動換熱特性研究.pdf

1、伴隨著燃機透平工作溫度越來越高，為了對燃氣輪機的安全運行給予保證，內(nèi)部冷卻便成為燃氣輪機高溫渦輪葉片的不可或缺的冷卻方式之一。內(nèi)部冷卻需要在葉片內(nèi)部布置大量的冷卻通道，U型通道作為葉片內(nèi)部冷卻通道的基本單元，既包括單通道的流動換熱特征，又具有多通道的復雜性，是研究葉片內(nèi)部冷卻通道的理想模型。而且U型通道內(nèi)部擾流結構的引入使流體的流動更為復雜，給其內(nèi)部的流動傳熱特性帶來十分大的影響。因此，掌握U型通道內(nèi)部的流動傳熱機理、分析不同擾流結構對

2、U型通道流動換熱特性的影響，不僅對燃機透平冷卻技術來說至關重要，還可以為未來新型冷卻通道的設計及數(shù)值分析奠定一定基礎。
　　本文以某U型冷卻通道為研究對象，利用數(shù)值模擬方法對其流動傳熱機理進行系統(tǒng)地研究。并在U型通道中加入不同的擾流結構，分析其對U型通道的傳熱系數(shù)及流動損失帶來的影響，具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　1.以某實驗用U型冷卻通道為基準，建立相同尺寸的數(shù)值模型。針對目前常用的雷諾平均N-S方程方法的計算能力與

3、效果進行全面的評估，為U型冷卻通道流動及換熱特性的研究提供可靠的數(shù)值模擬方法。
　　2.利用標準k??模型對某帶肋U型通道的流動換熱特性進行數(shù)值模擬，并將其計算結果與實驗值進行全面的比較，進一步分析其流動換熱機理。
　　3.將原有模型的擾流結構進行改變，同時將肋片和凹坑兩種擾流結構引入到U型通道中，并對其進行數(shù)值研究。通過對帶不同結構的U型通道的流動換熱特性進行分析，分別得出肋片及凹坑的強化換熱機理以及對流體產(chǎn)生的阻力損失情