手机版手机版
服务热线 周一至周六 8:00-17:00
400-806-8896
旋转光滑U形通道内换热的三维模拟
2015年05月14日 17:23 中国换热器网
  在现代燃气轮机的研究中,旋转状态下的涡轮叶片内形冷却通道的流动和换热的维模拟研究工作在同外有,进展。,13啤1等山对带肋蛇形通道的流动和换热进行维模拟,Sandip0也等3对真实发动机气流流过直通道的流动和换热受旋转的影响进行数值模拟。木文用标准的让两方程模型和,曲函数法对具有真实发动机参数通过控制方程的无因次分析,在几何相似的基础上控制旋转系对流换热过柞的无闪次准则数为茁诺数旋转数浮力数万,普朗特数尸以及无因次轴向位罟乃。  2数学物理模型2.1研究的问木文研究的涡轮叶片内冷通道的儿何结构如阁1所不,沿程距离2是从通道进口中心线算起到出□为止。通道的水力直径乃为3.5,沿柞尤量纲长度为2为27.3.其中,进口段2乃从,到12;出口段2从15.3到27.3;其余为中间弯段部分。平均旋转半径为12.通道的外,金属部分为铬镍钢,各个加热面之间用绝热材料分离,便丁研究各面不的换热怙况。采用等热流的热边界条件,曲加热。通道进口气体为温度2,18,靠近间壁面处网格较密。假定进1的沿流程方向速度队为均匀分布,其他两个方向的速度为零。进口湍流流动动能私为进平均动能的百分之4.  旋转从,到20,000种情况,使气体在整个通道内的平均温升达到20 15,尺和1这样,0,的范围为14;22控制方程在直角坐标系下维稳态流动的控制方程为连续方程方程方程其中,是速度矢量;朽朽分别是浮升力和哥氏力引起的湍流产生项;取0.09,尸7取9,6取1.44,取1.92,6取9,0是17,取1.0,丹取1.3.程序计算了静态时瓜为20,00030,000和50,000的21=60的方形截面直通道的换热情况,其结果和公式,十以内。  3数值模拟结果分析在旋转通道内冷却气流会受到离心力哥氏力和浮升力的作用。因此,通道内冷却气流流动和换热特性非常复杂,通道内各个换热面的换热规律各不相同。2是通道各面的定义及各种力作用方向的简。对尸旋转通道换热数据的处理般把所得的,与具有相同3量直径的静态光滑圆管充分发展紊流平均努塞数,0.023故84进行比较定义心下面就各参数变化对流动和换热的影响进行讨论。  3.1旋转对换热的影响总的平均随旋转的变化趋势。可进气段趋势明显,两侧面和后缘面的换热是升高的,而前练而的则是小幅下降的。所以,总体上,娃较大幅度的升。但是,出气段的情况则比较复杂。各个面都出现了升降的反复,只是前缘面的上升段比较明显。  总体上讲,换热随着旋转的加强也有小幅的上升,阁5到7为换热通道各面垂直与主流向的的沪均侦随养,的变化。可在进气段,随卷旋转的加强侧而的换热随之加强;后缘面的换热也加强而且加强的幅度大于两侧面的加强;前缘面的换热则是随着旋转的加强而减弱的但幅度很小,时。  在旋转很强时换热能力还有所恢复。在出气段,怙况比较复杂。在第侧面随着旋转的加强而换热能力减弱;前缘面的换热也是增加的,但是到,的转速时,加幅度就很小了;后缘面的换热随旋转的加强其变化还出现了部位的差异,前半段足持续下降的而后半段则是先降后升且幅度臣人。  进气段哥氏力主要指向后缘面,出气段指向前缘。但是进气段的流态比较平整,所以在进气段两侧面的换热也加强。在出气段流体经过转弯的作使得流形复杂,随着哥氏力的加强使得流态变化将旋转使得流动复杂了,促进了其间的交流加强了换热。  3.2旋转状态下不同加热对换热的影响阁,9为加热热流。可随着加热量的,加目相同的旋转数时,5,数较大,换热变化不大。进气段有小幅的变化,出气段趋势也样,总体上讲有很小幅度的上升。如果只是考虑浮升力的影响则,在进气段浮升力同流向相反是有减弱换热的作用;迮出气段反之。但是,其作用不强时由复杂的流动之各囚素相的作用使得换热趋势不笮。由计算可知,在所计算参数范闹内浮升力只有哥氏力的不到白分之1可,浮升力对换热的影响不强。  模型戈出口=1.0分进门分=25分0,出分=25兮0,今部9=5,而结论状态下的湍流流场和溢度场,分析了其换热的变化。  汁算结果明,旋转使得形通道进气段的两侧面*大约15和后缘面的换热加强*大约30,前缘面的换热小幅减小*大约3.在出气段,旋转加强引起换热比较复杂的变化。只是前缘面的加强明te*大约30,其它个面的换热都随旋转的加强而出现升降或降升的反复变化范闱在20以内。  严泽想,陶智。非交错网格求解传热及流体流动。推进技1面段侧侧面面气缘缘进第第后前
查看更多