平壁氣膜冷卻的數(shù)值模擬.pdf

1、由于燃氣輪機具有單機功率大、體積小、重量輕、工作可靠的優(yōu)點，已經(jīng)成為繼蒸汽輪機和內(nèi)燃機之后的新一代船舶動力裝置。為了進一步提高燃氣輪機的功率和熱效率，目前廣泛采用的方法之一是提高燃氣的入口溫度。隨著燃氣溫度的不斷提高，渦輪葉片冷卻系統(tǒng)的研究受到了廣泛的關(guān)注。在整個冷卻系統(tǒng)中，氣膜冷卻是燃氣輪機葉片廣泛采用的冷卻技術(shù)，因此，準確預(yù)估氣膜冷卻效果對燃氣輪機葉片等的設(shè)計起著至關(guān)重要的作用。
　　 本論文通過使用雷諾平均的Navier-

2、Stokes方程方法數(shù)值研究二維平壁氣膜冷卻問題。主要開展兩方面的工作：一是研究不同湍流模型預(yù)測氣膜冷卻效率的準確程度。考察的湍流模型包括：一方程K-L模型和S-A模型，兩方程系列中的L-S模型。二是研究不同插槽厚度高度比對氣膜冷卻效率的影響。計算中選取的三種不同插槽厚度與插槽高度比分別為0.126、0.38和0.63。不同結(jié)構(gòu)下，保持冷卻流與主流的吹風(fēng)比一致(約為1.07)。計算結(jié)果均與實驗值進行比較。
　　 計算結(jié)果表明：在

3、本文所研究的三種湍流模型中，S-A和L-S模型預(yù)測的氣膜冷卻效率與實驗值相比偏高，而K-L模型預(yù)測的偏低，但S-A的預(yù)報誤差比K-L和L-S模型的都小。與K-L和L-S相比，S-A模型的表現(xiàn)最好。對于具有分離發(fā)生的槽道流動，一方程K-L模型計算精度不夠高，而L-s模型由于在分離區(qū)預(yù)報的湍動能偏高導(dǎo)致其預(yù)報的氣膜冷卻效率遠高于實驗值。對于不同插槽厚度高度比的研究，計算表明插槽厚度高度比為O.126即插槽厚度高度比最小時，氣膜冷卻效率最高。