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《冷卻介質(zhì)出流對透平葉片內(nèi)、外流體運動特性影響的實驗研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、中國科學技術(shù)大學博士學位論文萬方數(shù)據(jù)冷卻介質(zhì)出流對透平葉片內(nèi)、外流體運動特性影響的實驗研究作者姓名：學科專業(yè)：導師姓名：完成時間：浦健工程熱物理王建華教授二O一四年十月萬方數(shù)據(jù)UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreeExperimentalInvestigationsofCoolantInjectionEffectsonInternaIandExternaIFlowCharaCteriStiCSofTurbineBladeAuthor’
2、SName：speciality：Supervisor：Finishedtime：JianPuEngineeringThermalPhysicsProf．Dr．一ing．JianhuaWangOctober,2014萬方數(shù)據(jù)中國科學技術(shù)大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文，是本人在導師指導下進行研究工作所取得的成果。除己特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含任何他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同志對本研究所做的貢獻均己在論文中作了明確的說明。作者簽名：滿憧涌●囊簽字日期：壟』坐!!：墨中國科學技術(shù)大學學位論
3、文授權(quán)使用聲明作為申請學位的條件之一，學位論文著作權(quán)擁有者授權(quán)中國科學技術(shù)大學擁有學位論文的部分使用權(quán)，即：學校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，可以將學位論文編入《中國學位論文全文數(shù)據(jù)庫》等有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。本人提交的電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。保密的學位論文在解密后也遵守此規(guī)定。町蠶開口保密(——年)作者簽名：塑壹鱗——導師簽名：簽字日期：2p陴J1．3簽字日期：墊!生!!：≥萬方數(shù)據(jù)摘要葉片和端壁是構(gòu)成燃氣輪機透平
4、葉柵的兩大重要組成部分。隨著透平進口溫度的不斷提高，對葉片和端壁進行更加高效的冷卻是提高燃氣輪機運行壽命的一個重要手段。目前，在先進的燃氣透平葉柵設計中，普遍采用的是具有內(nèi)部蛇形冷卻通道和外表面局部離散氣膜孔的空心葉片，且在端壁的表面設置大量氣膜孔以防止高溫燃氣燒蝕。眾所周知，在強化對流換熱中，冷、熱氣體流動特性是影響流．固換熱效率的基本因素，因此，詳細了解“葉片冷卻通道內(nèi)流動、葉柵通道端壁流動、及氣膜出流對這些流動的影響”可以幫助透平設計人員更好地了解復雜的傳熱機制，有利于設計者優(yōu)化現(xiàn)有的冷卻技術(shù)，進而發(fā)展新的冷卻技術(shù)，最終達到“
5、在消耗最小的冷氣量的前提下，獲取最高冷卻效率”這一目的。從流體力學的角度進行分析，透平葉片內(nèi)部蛇形冷卻通道中的流動與葉柵通道端壁的流動都涉及到現(xiàn)代流體力學中“流動分離與二次渦形成”這一研究難題，因此本文將這些問題進行合并研究。通過利用粒子圖像測速(ParticleImageVelocimetry,PiV)、時序粒子圖像測速(Time—ResolvedPIV，TRPIV)和平面激光誘導熒光(PlanarLaserInducedFluorescence，PLIF)等先進流動測量技術(shù)，對“具有頂部氣膜出流的真實葉片蛇形冷卻通道內(nèi)流動性質(zhì)”
6、和“具有葉片前緣氣膜出流的線性平面葉柵端壁流動的時平均和瞬態(tài)性質(zhì)”進行了詳細測量。數(shù)據(jù)和圖像分析所得到的結(jié)論可以為透平設計者提供非常有價值的參考。本文的研究內(nèi)容共分為兩大部分：第一部分，冷卻介質(zhì)出流對透平葉片內(nèi)部流體運動特性影響的實驗研究。真實葉片內(nèi)部蛇形冷卻通道內(nèi)的流動情況非常復雜，其受到通道截面形狀、葉片表面氣膜出流、進口雷諾數(shù)等一系列因素的影響。以具有真實葉片橫截面和冷氣出口的完整冷卻通道作為研究模型，將有助于詳細地了解實際葉片通道內(nèi)冷卻工質(zhì)的真實流動性質(zhì)。本文利用五軸數(shù)控銑床在透明有機玻璃上加工出具有真實葉片橫截面、頂部氣膜
7、孔和尾緣射流出口的整體冷卻通道。這個冷卻通道被兩塊分隔板分成了三個小通道，其中，第一通道與第二通道由一個1800急轉(zhuǎn)彎連接，并且在第一通道的頂部開設有一個氣膜孔：第二通道與第三通道由一個半圓形轉(zhuǎn)彎連接，并且在第三通道開設了一個頂部氣膜孔和25個尾緣射流出口。首先，利用PW技術(shù)對通道內(nèi)流動結(jié)構(gòu)進行了測量，發(fā)現(xiàn)了在以往研究中使用的簡化雙通道內(nèi)不能觀察到的二次流特征，即：由真實葉片橫截面和急轉(zhuǎn)彎共同作用導致在蛇形冷卻通道的急轉(zhuǎn)彎下游存在著二次渦的混合過程。因此，保持通道橫截面的形狀盡量逼近真實葉片橫截面將有利于設計者更詳細地了解葉片冷卻通
8、道內(nèi)真實的二次流流動機制。其次，考慮到冷卻介質(zhì)壓力分布的研究對葉T萬方數(shù)據(jù)摘要片內(nèi)部冷卻通道的設計具有重要的意義，但目前對蛇形通道內(nèi)流場壓力的常規(guī)測量方法很難實現(xiàn)壓力的全場顯示，并且會破壞原本流場的細節(jié)。因此，本文利用PIV數(shù)據(jù)嘗試求
