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《渦輪葉片尾緣微小尺度冷卻通道的流動與換熱特性研究.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、渦輪葉片尾緣微小尺度冷卻通道的流動與換熱特性研究孟通,郭濤,鄭杰(西北工業(yè)大學動力與能源學院,陜西西安710072)NumericalStudyofFlowandTransferCharacteristicsofMmicro—scaleCoolingStructureofTrailingEdgeinSmallTurbineEngineBladesMENGTong,GUOTao,ZHENGJie(SchoolofPowerandEnergy,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’
2、an710072,China)摘要:為了研究小型航空發(fā)動機渦輪葉片尾緣安全工作_】]。渦輪尾緣附近葉片較薄,冷卻結(jié)構(gòu)布的新型冷卻方案,應(yīng)用數(shù)值模擬的方法,對不同尺度置較為困難,這種情況在小型發(fā)動機葉片尾緣處更及克努森數(shù)下的冷卻結(jié)構(gòu)的流動及換熱特性進行了為嚴重。大型發(fā)動機渦輪葉片尾緣的冷卻結(jié)構(gòu)形式研究。計算并比較了不同條件下冷卻結(jié)構(gòu)的總壓系比較復(fù)雜¨2]。針對大型發(fā)動機渦輪葉片,尾緣內(nèi)部數(shù)、換熱系數(shù)及綜合冷效。冷卻結(jié)構(gòu)包括擾流柱冷卻結(jié)構(gòu)、劈縫冷卻結(jié)構(gòu)、針肋關(guān)鍵詞:渦輪葉片尾緣;小尺度;克努森數(shù);數(shù)值冷卻結(jié)構(gòu)_3]和復(fù)合
3、通道隔板冷卻結(jié)構(gòu)l_4等冷卻形模擬式,但是以上冷卻方式大部分只能應(yīng)用到大中型發(fā)中圖分類號:V231.1動機渦輪葉片。對于尺寸小,轉(zhuǎn)速高的小型渦輪發(fā)文獻標識碼:A動機,渦輪的平均半徑僅為大發(fā)動機渦輪的1/5~文章編號:1001—2257(2014)06—0052一O51/2[5],渦輪葉片尺寸較小,葉片厚度較薄,相應(yīng)地尾Abstract:Inordertoinvestigateanewcooling緣長度較小,因此,小型發(fā)動機渦輪葉片冷卻結(jié)構(gòu)的structureoftrailingedgeinsmallturbinee
4、ngine設(shè)計和制造不能完全移植大型發(fā)動機的經(jīng)驗。微小blades,anumericalstudywasperformedtosimu—型發(fā)動機渦輪冷卻困難,很難在葉片內(nèi)部布置復(fù)雜latetheflowandheattransfercharacteristicsof的冷卻孑L,尤其在尾緣部分基本無冷卻結(jié)構(gòu)。因而micro——scalecoolingstructuresanddrawconclu——經(jīng)常導致渦輪葉片尾緣超溫或燒蝕,而導致發(fā)動機sionsoftheinfluenceofdifferentKnudsennu
5、m—產(chǎn)生重大故障。bersanddifferentstructures.Thepressureloss,微小通道內(nèi)的流動與換熱在微電子及生物領(lǐng)域heattransfercoefficientandoverallcoolingeffi—等有著廣泛的應(yīng)用,也是當前傳熱學領(lǐng)域內(nèi)的前沿ciencyunderdifferentconditionswerecalculated問題[6],微尺度冷卻結(jié)構(gòu)存在面積體積比大等優(yōu)點,將其應(yīng)用于渦輪葉片冷卻中就具有很大的現(xiàn)實意andcompared.Keywords:trailingedg
6、e;micro—scale;Knud—義。小型發(fā)動機葉片冷卻結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)接近小尺度sennumber;numericalsimulation范圍,而當前對其的研究基本上都是針對放大模型,并未考慮尺度減小流態(tài)變化所引起的附加效應(yīng)。當前的理論主要是通過引入克努森數(shù)Kn來判斷流體0引言是否為連續(xù)流體,因此,小尺度結(jié)構(gòu)流動特性與換熱特性是否與傳統(tǒng)的宏觀尺度流動有所區(qū)別,是一個隨著科學技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代航空發(fā)動機燃氣渦值得探討的問題。國內(nèi)外學者已經(jīng)對槽道、圓管內(nèi)輪前溫度已遠遠高于制造材料的耐溫極限,因此,必的微尺度流動換熱進行了
7、研究[7。結(jié)果表明,微須對渦輪等熱端部件采取有效的冷卻措施以保證其通道中流體的流動和傳熱現(xiàn)象有其特有的機理和規(guī)收稿日期:2014一O1—21律,與常規(guī)尺寸通道內(nèi)的流動和傳熱規(guī)律有著顯著·52·《機械與電.子》2O14(6)型有影響,可以預(yù)計到總壓系數(shù)不會出現(xiàn)明顯改變,同冷卻孔位置對尾緣換熱影響較小,孔位置的加工圖9體現(xiàn)了這一結(jié)論。誤差對葉片冷卻效果影響不大。28642l8642O參考文獻:目[1]HanJC,DuttaS,EkadSV.Gasturbineheattransfer每一mm,靠近壁面andcooling
8、technology[M].NowYork:TaylorandZmm,葉片中部illm,靠近壁面Francis,Inc,2000.mm,葉片中部E2]丁水汀,李果,李莉,等.渦輪葉片尾緣復(fù)合通道隔0l0O0020000板結(jié)構(gòu)對流動的影響[J].北京航空航天大學學報,e2009,35(6):779—782.(a)2種冷卻孔位置下對流換熱系數(shù)變化[