燃?xì)廨啓C(jī)葉片內(nèi)置擾流肋的流動(dòng)與換熱數(shù)值研究.pdf

1、當(dāng)前在電力需求不斷增大和順應(yīng)節(jié)能減排趨勢(shì)的情形下，新能源發(fā)電得到快速發(fā)展。其中燃?xì)獍l(fā)電尤其是燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的優(yōu)勢(shì)尤為明顯，燃?xì)廨啓C(jī)目前主要是通過提高渦輪前進(jìn)口溫度來提高其效率。然而，由于受到材料發(fā)展的限制，目前多是采用改進(jìn)冷卻結(jié)構(gòu)和方式來強(qiáng)化冷卻效果。因此，對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)葉片內(nèi)部的換熱研究和冷卻結(jié)構(gòu)的改進(jìn)顯得非常重要。
　　本文將燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片內(nèi)部的蛇形冷卻通道的直通道部分簡化為正方形截面的帶擾流肋的直通道。對(duì)直通內(nèi)的

2、擾流肋的導(dǎo)流角度和通道的寬高比這些不同的冷卻結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)通道內(nèi)的換熱流動(dòng)特性進(jìn)行數(shù)值研究，得到不同參數(shù)下的通道的平均努塞爾數(shù)分布，湍動(dòng)能分布和冷卻效率的變化。在此研究的基礎(chǔ)上，對(duì)通道的這些不同冷卻結(jié)構(gòu)參數(shù)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)范圍內(nèi)的全局尋優(yōu)，為以后的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。
　　結(jié)果表明：對(duì)擾流肋的結(jié)構(gòu)研究，以20000雷諾數(shù)空氣為冷卻介質(zhì)，不考慮流動(dòng)損失的冷卻效率隨著肋片角度的增大先增加再減小，綜合換熱性能逐漸減??；在肋片導(dǎo)流角度30°至70°

3、的范圍內(nèi)，導(dǎo)流角度為46.34°時(shí)，冷卻通道的換熱能力最強(qiáng)，換熱效果最好。引入流動(dòng)損失后，冷卻通道平均努賽爾數(shù)最大值出現(xiàn)在導(dǎo)流角度36.57°時(shí)，在此角度冷卻通道的綜合換熱能力最強(qiáng)。
　　此外，對(duì)于通道結(jié)構(gòu)研究，當(dāng)雷諾數(shù)為20000時(shí)，通道的整體換熱能力隨通道的寬高比呈上升趨勢(shì)，綜合冷卻效率隨通道的寬高比大體呈先增大后減小的趨勢(shì)，兩者都與通道寬高比這一幾何參數(shù)呈現(xiàn)函數(shù)關(guān)系；合理選擇通道的寬高比例可以提高通道的整體換熱和綜合冷卻效率