国家重点基础研究发展计划(2013CB035702)
- 作品数：38 被引量：128H指数：6
- 相关作者：朱惠人郭涛张丽刘存良赵曙更多>>
- 相关机构：西北工业大学中国燃气涡轮研究院中国航空动力机械研究所更多>>
- 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金中国航空科学基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术动力工程及工程热物理理学更多>>
- 气膜孔内流动结构对冷却效率的影响被引量：7
- 2019年
- 涡轮叶片气膜孔内的流场结构对气膜射流下游的流动有着明显的影响。本文应用数值模拟的方法计算了平板上四种气膜冷却结构的孔内涡流场,从而分析气膜孔内涡结构对气膜冷却效率的作用规律。结果表明:当射流进入气膜孔并发生偏转时,气膜孔内会生成不同强度的旋转涡对;此对涡会导致气膜孔内射流能量的损失,并对主流内的肾型涡产生作用。当孔内涡对与主流肾型涡转向相同时,主流肾型涡湍流强度增加,气膜冷却效率下降;反之,当孔内涡转向与主流肾型涡相反时,主流肾型涡湍流强度降低,气膜冷却效率提升。通过对孔内涡结构的优化,文中所提的两种气膜孔改型结构能够有效地提高气膜冷却效率。
- 孟通朱惠人刘存良徐杨魏建生
- 关键词：涡轮叶片气膜冷却
- 克努森数对微尺度相似流动特性影响的实验被引量：2
- 2014年
- 为了研究克努森数(Kn)对微尺度相似流动特性的影响,选取理论孔径分别为0.357 4mm的小孔和3.6mm的相似放大孔实验件,并保证相同的长径比.在相同的雷诺数(Re)下对孔的Kn相同和不同的情况进行实验研究,计算孔的流量系数并进行分析比较.结果表明:在相同的Re下,小孔与相似放大孔在Kn相同时,两者流量系数吻合性很好;在Kn不同时,小孔和相似放大孔流量系数不同.因此在采用相似放大模型研究微尺度结构的流动特性时,必须保证相似放大件和微尺度原件Kn相同.
- 郑杰朱惠人郭涛孟通吴阿赛路宏康
- 关键词：微尺度雷诺数
- 出流比及旋转数对回转通道流动换热的影响
- 2014年
- 为深入了解涡轮动叶内通道在旋转状态下的换热分布以及出口流量变化对通道壁面换热的影响,采用数值模拟方法研究了旋转带肋回转通道的流动特性,揭示了旋转数、出口流量分配比例对内通道换热的影响机理.计算模型包含3个通道和2个转弯段,通道进口雷诺数为17 000,旋转数为0～0.09,3种工况下出口1、2、3与入口的质量流量比分别为27％、49％、24％（三个出口均有出流）,27％、0％、73％（出口2不出流）,27％、73％、0％（出口3不出流）.结果表明：静止内通道的出流比变化仅对第3通道的沿程压力系数Cp和前、后缘面努赛尔数Nu分布有影响;旋转内通道的出流比变化会影响Cp的大小,旋转哥氏力使通道前、后缘面的Nu分布不同;离心力使径向出流通道的Cp随旋转数的增加而缓慢增大,径向入流通道的Cp随旋转数增大而迅速减小;肋扰流涡使沿程展向平均Nu沿流向呈多波峰状分布;转弯回流涡使得转弯下游通道的Nu不对称分布.
- 赵曙朱惠人郭涛张丽周志翔
- 关键词：旋转数对流传热
- 内部横流对外部气膜冷却特性的影响
- 2014年
- 针对内部光滑横流通道,分析对比了内部横流(ReDh=50 000,100 000)对外部气膜冷却特性的影响。采用瞬态液晶测试技术获得了气膜孔下游表面换热系数与气膜冷却效率分布,并测量了气膜孔的流量系数。随着内部横流的增大,气膜孔流量系数下降,气膜孔下游表面换热系数增高。关于气膜冷却效率,当吹风比为0.5时,小横流条件下气膜冷却效率高于大横流条件;随着吹风比的增加,增强内部横流反而增加了下游气膜冷却效率,尤其是在吹风比为2时,展向平均冷却效率提高了约180%。
- 骆剑霞朱惠人刘存良贾广森
- 关键词：气膜孔换热系数
- 带肋横流进气方式下气膜孔的流阻特性与机理研究被引量：4
- 2016年
- 为了更好地研究内冷结构对外部气膜孔流阻特性的影响,在带肋横流进气方式下,实验测得不同横流雷诺数（Rec=1×10^-5,5×10^-4）和吹风比（M=0.5,1,2）下的圆柱型气膜孔流量系数,并结合数值模拟分析了横流雷诺数、45°肋结构和吹风比对气膜孔流阻特性的影响机理。结果表明：带肋横流进气方式下,横流引起的孔内旋流是流量系数减小的主要因素,肋引起的进口堵塞使得流量系数进一步减小;横流雷诺数相同时,流量系数随吹风比的增大而增大,当吹风比增大至M=2时,流量系数趋于一定值;小吹风比（M=0.5-1）时,横流雷诺数越大流量系数越小,随吹风比的增大（M=1-2）,横流雷诺数对流量系数的影响逐渐减小。
- 刘存良宋辉郭涛贾广森闫建坤
- 关键词：气膜冷却吹风比
- 边倒圆型气膜孔流动换热特性研究被引量：4
- 2018年
- 为提高涡轮叶片气膜冷却效率,根据主流与射流间的相互作用关系,并以圆柱型气膜孔为基础,在气膜孔出口前缘位置进行边倒圆处理,同时对该新型的边倒圆型气膜孔结构进行了实验及数值计算研究。分析了边倒圆型气膜孔的流动换热机理,得到了新型气膜孔下游全表面气膜冷却特性分布及气膜孔的流量系数。结果表明:边倒圆型气膜孔内流动均匀,出口涡强度有所降低,进而能够减弱主流通道内的反转对涡强度;同时由于边倒圆孔的扩张作用使得射流法向动量降低、展向动量增强,从而提高气膜冷却效率。边倒圆型气膜孔的孔下游区域气膜贴壁性较好,气膜展向覆盖面积较大。相比于圆柱型气膜孔,边倒圆型气膜孔下游区域换热系数较高,远孔区域换热系数较小。新型气膜孔的流量系数比圆柱型气膜孔约大5%,孔内流动损失较小。整体上看,边倒圆型气膜孔具有较好的流动换热特性。
- 孟通朱惠人刘存良周申平
- 关键词：涡轮叶片气膜冷却数值模拟
- 旋转带肋回转通道流动换热数值模拟被引量：11
- 2014年
- 为进一步了解涡轮动叶旋转内冷通道的流动换热规律,选取动叶内通道的相似放大模型进行实验和数值模拟研究。通道进口雷诺数为17 000,3个出口的流量分配比为1∶2∶1,旋转半径与水力直径比为46.4,旋转数分别为0和0.09。静止实验测量了沿程静压系数和努赛尔数(Nu)分布,三维数值模拟了旋转通道内部涡结构对流动换热的影响。结果表明:旋转造成通道涡偏移,改变了速度场分布,使哥氏力指向的壁面附近流速增加;旋转离心力使径向出流沿程静压系数逐渐增加,径向入流沿程静压系数迅速降低;肋扰流涡使沿程展向平均Nu呈多波峰状分布;转弯回流涡使得转弯下游通道的Nu不对称分布;旋转促使内通道的流体偏向哥氏力指向的壁面,增加了径向出流压力面和径向入流吸力面的Nu。
- 赵曙朱惠人郭涛张丽孙瑞嘉
- 关键词：涡轮叶片对流传热
- 涡轮叶片双排气膜冷却效率叠加计算准确性研究被引量：2
- 2018年
- 为进一步了解涡轮叶片上多排气膜间的流动及换热规律,选取对气膜冷却效率有影响的3种典型因素(叶片型面、吹风比、孔排方式)进行了实验及数值计算研究,验证了涡轮叶片气膜冷却效率叠加计算的适用性。结果表明:由于叶片型面曲率的存在,叶片吸力面为凸面气膜更容易吹脱,气膜孔后冷却效率叠加计算误差约为5%;叶片压力面为凹面气膜被压向壁面,前后排气膜间影响较大,叠加计算值比实验值约高13%。孔排排布方式对叠加计算结果同样有影响,叉排结构中气膜间呈现"块状叠加"现象,叠加计算值与实验值相比误差在5%以内。顺排结构中气膜呈现"层状叠加"现象,计算结果偏高,误差在10%左右。吹风比对冷却效率叠加计算准确性有较大影响,低吹风比时叠加计算较准确,随着吹风比增加叠加误差逐渐增大。针对叠加计算误差较大的工况,本文提出了相应的计算修正公式。
- 孟通朱惠人刘存良徐博涵
- 关键词：涡轮叶片气膜冷却效率
- 多段转弯连接回转通道的换热和压力分布研究被引量：1
- 2014年
- 为了掌握涡轮叶片内的多段通道连接关系对回转通道壁面换热和沿程压力分布的影响,采用数值模拟方法研究了带肋单通道、回转通道模型的流动特性,通过瞬态液晶实验测量了回转通道壁面换热分布,揭示了多段通道连接关系对回转通道壁面换热的影响机理。实验结果表明:转弯连接使各段通道的速度分布不均;回转通道沿程压力系数逐渐减小;转弯连接使回转通道各段通道的换热分布不对称,沿流向的努赛尔数Nu逐渐减小;沿程展向平均Nu呈多波峰状分布,肋的扰流作用沿流向逐渐减弱,且两肋之间的高换热区沿流向逐渐向肋下游的背风面偏移;肋间区域的平均Nu沿流向逐渐减小;回转通道各段平均Nu随雷诺数的增加而增大,且增加幅度逐渐减小。
- 赵曙朱惠人郭涛张丽付猛
- 关键词：涡轮叶片换热
- 涡轮导叶W型孔全气膜冷却效率实验研究被引量：2
- 2021年
- 为了研究涡轮导叶W型孔全气膜冷却效率的分布规律,使用热色液晶测量了在流量比为5.5%,8.4%和12.5%,主流湍流度为1%,9%和15%下W型孔全气膜涡轮导叶的气膜冷却效率,并与相同工况下的圆柱型孔全气膜叶片的冷却效率结果进行了对比。结果表明:在低湍流度下,流量比变化对W型孔叶片不同区域冷却效率的影响规律不同;而在高湍流度下,流量比增大使W型孔叶片的冷却效率整体升高;在研究的所有流量比下,W型孔叶片的冷却效率均随着湍流度的升高而降低;与圆柱型孔叶片相比,在中低湍流度下,W型孔的冷气壁面贴附性和展向覆盖效果更好,W型孔叶片的冷却效率具有明显优势,然而在高湍流度下由于W型孔的冷气速度低且分布分散,易在高湍流度影响下耗散,W型孔叶片的冷却效率优势较小,甚至在高湍流度大流量比下,圆柱型孔叶片的面平均冷却效率比W型孔叶片高15%左右。
- 付仲议朱惠人姜茹程李坚
- 关键词：涡轮导叶气膜冷却效率
