冷氣腔影響氣膜冷卻流動傳熱機理研究.pdf

1、氣膜冷卻作為一種先進的冷卻技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛應用于燃氣輪機渦輪葉片、端壁和燃燒室等高溫部件。通過研究氣膜冷卻流動傳熱的機理發(fā)現(xiàn)腎形渦是導致冷卻氣體被“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)，并進一步將新型冷氣腔結(jié)構(gòu)應用于實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結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，針對不同的“噴射”

2、現(xiàn)象會產(chǎn)生不同的冷卻效果，本文創(chuàng)新性的研究了不同進氣角的冷氣腔，著重研究了不同進氣角在氣膜孔內(nèi)產(chǎn)生不同“噴射”現(xiàn)象、不同吹風比下孔外渦系結(jié)構(gòu)和流動結(jié)構(gòu)對冷卻效率的影響。數(shù)值研究結(jié)果表明，β>0?的冷氣腔在高吹比時，冷卻氣體與主流相互作用后會形成相會分離的腎形渦渦系，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)，工作機制就是冷氣以單向旋渦的流動結(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理、不同吹風比下的渦系結(jié)構(gòu)和進口旋渦強度對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比時，在下游會形成一個旋渦“壓迫”著一個渦的渦系結(jié)構(gòu)，并能夠獲得比原始結(jié)構(gòu)更好的冷卻效率，最佳吹風比范圍在1.8~2.1之間。進口旋渦強度的影響結(jié)果表明，不同計算工況都對應一個最佳的進口旋渦強度。
　　主流偏轉(zhuǎn)在燃氣輪機實際工作當中處處可見，本文數(shù)值研究了主流偏轉(zhuǎn)對進氣預旋氣膜冷卻特性的影響，著重研究