冷氣腔影響氣膜冷卻流動(dòng)傳熱機(jī)理研究.pdf

1、氣膜冷卻作為一種先進(jìn)的冷卻技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片、端壁和燃燒室等高溫部件。通過(guò)研究氣膜冷卻流動(dòng)傳熱的機(jī)理發(fā)現(xiàn)腎形渦是導(dǎo)致冷卻氣體被“吹離”主要表現(xiàn)形式，并在孔型和出口截面做了大量研究工作以削弱甚至消除腎形渦，但對(duì)于冷氣腔結(jié)構(gòu)的研究很少。本文主要研究工作是利用平板氣膜冷卻數(shù)值研究新型冷氣腔結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步將新型冷氣腔結(jié)構(gòu)應(yīng)用于實(shí)際渦輪中以提高氣膜冷卻效率。
　　在總結(jié)并分析氣膜冷卻流動(dòng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同的“噴射”

2、現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生不同的冷卻效果，本文創(chuàng)新性的研究了不同進(jìn)氣角的冷氣腔，著重研究了不同進(jìn)氣角在氣膜孔內(nèi)產(chǎn)生不同“噴射”現(xiàn)象、不同吹風(fēng)比下孔外渦系結(jié)構(gòu)和流動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)冷卻效率的影響。數(shù)值研究結(jié)果表明，β>0?的冷氣腔在高吹比時(shí)，冷卻氣體與主流相互作用后會(huì)形成相會(huì)分離的腎形渦渦系，并在氣膜孔下游能夠獲得比原始結(jié)構(gòu)更好的冷卻效果。
　　為了進(jìn)一步破壞腎形渦結(jié)構(gòu)，本文創(chuàng)新性的提出一種旋流冷氣腔結(jié)構(gòu)，工作機(jī)制就是冷氣以單向旋渦的流動(dòng)結(jié)構(gòu)從氣膜孔內(nèi)噴射出

3、，著重研究了旋流冷氣腔消除腎形渦的機(jī)理、不同吹風(fēng)比下的渦系結(jié)構(gòu)和進(jìn)口旋渦強(qiáng)度對(duì)氣膜冷卻效率的影響等。研究結(jié)果表明，旋流冷氣腔在高吹風(fēng)比時(shí)，在下游會(huì)形成一個(gè)旋渦“壓迫”著一個(gè)渦的渦系結(jié)構(gòu)，并能夠獲得比原始結(jié)構(gòu)更好的冷卻效率，最佳吹風(fēng)比范圍在1.8~2.1之間。進(jìn)口旋渦強(qiáng)度的影響結(jié)果表明，不同計(jì)算工況都對(duì)應(yīng)一個(gè)最佳的進(jìn)口旋渦強(qiáng)度。
　　主流偏轉(zhuǎn)在燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際工作當(dāng)中處處可見，本文數(shù)值研究了主流偏轉(zhuǎn)對(duì)進(jìn)氣預(yù)旋氣膜冷卻特性的影響，著重研究