旋轉(zhuǎn)擾流冷卻通道溫度均勻性及換熱的研究.pdf

1、燃氣輪機作為一種高新技術(shù)密集型裝備，在發(fā)電、船舶、航空等領(lǐng)域被廣泛應用。作為其設計中的一環(huán)，渦輪部件的傳熱設計水平直接制約燃氣輪機總體效率所能達到的極限。因此發(fā)展渦輪葉片的換熱技術(shù)對強化換熱、提高能源利用率有重要的意義。擾流冷卻作為一種強化換熱的手段，已證明是一種能有效的降低葉片溫度、延長工作壽命的方法。而降低溫度的同時若能削弱旋轉(zhuǎn)附加力對換熱造成的不利因素，提高擾流冷卻在傳熱中溫度分布的均勻性，將有利于減小葉片自身熱應力，進一步提高工

2、作可靠性。因而很有必要在這一方面開展研究工作。
　　本文研究了旋轉(zhuǎn)及靜止態(tài)下直通道及U形通道中進口雷諾數(shù)、旋轉(zhuǎn)數(shù)、旋轉(zhuǎn)方向、肋排布形式、肋角度等參數(shù)變化對通道換熱的影響；研究了旋轉(zhuǎn)附加力對流動的干涉作用；使用努塞爾數(shù)、流阻、綜合換熱系數(shù)、溫度均勻性、當量應力等參數(shù)對各研究方案做出評價。
　　在直通道中，通過調(diào)整肋角度改變肋誘導的二次流可以改善哥氏力導致前緣側(cè)換熱差的現(xiàn)象，當肋方向和來流夾角α=45°時效果最佳。在α=45°通

3、道旋轉(zhuǎn)方向角β<90°時能有效降低哥氏力造成的前緣換熱造成的不利影響；β>90°時前緣側(cè)換熱惡化，總體換熱能力降低。肋角度及旋轉(zhuǎn)方向角對溫度均勻性有調(diào)節(jié)作用：肋角度增大溫度均勻性變差；旋轉(zhuǎn)方向角β=135°時溫度均勻性較差，隨著β減小溫度均勻性顯著提高。
　　在 U形通道中，進口側(cè)通道流動現(xiàn)象與直通道相似，出口側(cè)通道受折轉(zhuǎn)段引起的二次流影響較為明顯，哥氏力作用被嚴重削弱。外壁面橫向溫度的分布趨勢主要由肋的布置形式?jīng)Q定，而縱向溫度分