国家自然科学基金(51276116)
- 作品数：33 被引量：68H指数：4
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- 燃气透平叶片表面流动与换热的数值计算与验证
- 2015年
- 燃气透平叶片表面温度决定于叶片内外表面的换热能力,准确预测叶片外表面换热系数是冷却结构设计的基础。本文基于通用CFD软件Fluent,分别采用定常RANS与非定常LES算法,模拟VKI-LS89叶栅的流动结构,计算表面换热系数。与实验数据对比的结果表明:定常RANS计算结合转捩模型,在表面法向网格尺度达到y+<5的条件下,结果是稳定可靠的。结合WALE近壁涡粘模型的LES,在y+≈1的条件下,亚声速下计算得到的表面换热系数是满意的,但是跨声速下,预测流动转捩位置落后,换热系数远低于实验值,误差大于转捩RANS的计算结果。采用转捩模型的RANS计算比网格密度不足的LES计算更加具有工程实用价值。
- 杨玉骏戴韧
- 关键词：转捩透平叶片大涡模拟流动传热
- 大小叶片扩压叶栅气动性能与流动结构实验研究被引量：3
- 2013年
- 针对45°叶型转折角扩压叶栅及增加小叶片后组成的大小叶片叶栅,分别测量了其在设计工况及不同气流攻角下的叶栅气动性能,通过PIV实验获得了对应工况下的叶栅内部流动状态.结果表明:增加小叶片后,叶片压力面至吸力面的压力梯度明显降低,大叶片载荷降低;在设计工况下,叶栅气流落后角仍可参考霍威尔半经验公式进行计算,但偏离设计工况后,该公式存在较大误差;大小叶片叶栅的气流落后角仅在小气流攻角下明显减小,在其余工况下变化不大;不同气流攻角下小叶片对大叶片表面气流流动分离起到约束作用;在设计工况至大气流攻角工况变化过程中,叶栅扩压损失有所降低.
- 赛庆毅朱源嘉杨爱玲戴韧
- 关键词：扩压叶栅气动性能
- 燃气透平气冷叶片的热流耦合计算与实验验证被引量：1
- 2014年
- 应用热流耦合计算和热风洞叶栅实验的方法,研究了燃气透平某亚音速叶型的气冷传热特性。实验叶片模化比为1.87,测量了冷气流量对冷却效率的影响,并基于一维传热计算模型,分析了实验测量结果的可靠性。通过对该模型叶片热流耦合的模拟,所得结果与实验结果的比较表明:是否准确地模拟叶片外表面燃气流动状态,是能否准确预测叶片表面温度和冷却效率的关键。带有γ-θ转捩的SST模型能较好的预测叶片前缘至中弦区域的传热过程,热流耦合计算结果与实验基本一致。本文工作为后续深入研究和评估燃气透平叶片内冷结构设计的效果,提供了的数值计算方法与实验基础。
- 王晓海殷宇阳戴韧周灵敏王蛟
- 关键词：换热系数
- 多级轴流透平流动损失结构与损失模型的修正被引量：2
- 2016年
- 本文采用CFD方法细致分析了Hannover四级轴流透平在多种工况下各排叶栅的流动损失,将损失分解为叶型损失、端部损失和间隙泄漏损失,成功地建立了动、静叶端部损失和间隙泄漏损失沿叶高的的分布规律。在多级环境下,各级静叶和动叶损失规律是相似的,相邻前排叶栅会使后排叶栅的叶型损失项增加30%,但是非相邻叶栅之间几乎没有影响。基于CFD结果,在AMDC损失模型中引入前排叶栅的修正后,提高了多级透平性能的预测精度。
- 倪林森陈榴戴韧
- 涡轮叶片前缘复合冷却换热性能的实验研究被引量：1
- 2016年
- 本文使用由半圆柱前缘和平直尾部组成的钝物体来模拟涡轮叶片前缘,利用高温风洞实验测试平台,对前缘区域进行了内部射流冲击＋外部气膜冷却的实验研究,通过红外热像仪测量了叶片表面的温度场分布,分析了气膜吹风比、前缘位置、主流雷诺数对冷却效率的影响规律。实验中吹风比的变化范围为0.24~1.67,主流雷诺数的变化范围为55 420~111 615。实验结果表明：冷却效率随吹风比的增大而增大,在本文实验参数范围内,最佳吹风比约为0.81;位置2处的冷却效率最高;随着主流雷诺数的增大冷却效率有所提高。
- 鲍曙陈榴戴韧
- 关键词：涡轮叶片红外热像仪吹风比
- 低速轴流风扇中格尼襟翼气动影响的数值研究被引量：1
- 2018年
- 格尼襟翼是一种低速流动翼型的增升装置.本文通过数值方法分析了低压轴流风扇在设计工况点的气动性能和内部流动结构,研究了格尼襟翼在旋转叶片上的气动作用.结果表明:叶片尾缘襟翼增加了叶片尾流的涡强度,提高了叶片的气动负荷,推迟了吸力面分离位置,叶轮出口的相对气流落后角减小,风扇总压升得到提高.但是叶尖泄漏流强度有所增加,效率有一定程度的降低.切除叶片端部30%叶高的部分格尼襟翼后,减少了风扇叶顶间隙泄漏涡的强度和范围,二次流损失降低,风扇压升和效率均得以改进.
- 谢海军陈榴陆泽帆戴韧
- 关键词：轴流风扇
- 非设计工况下涡轮叶栅前缘壁角的作用被引量：2
- 2017年
- 透平叶栅端区二次流具有复杂的涡系结构。Langston实验描述了两支马蹄涡和通道涡的演变和发展过程。基于Langston叶型构造出有效的前缘壁角,建立涡轮叶栅带有前缘壁角的端壁流动计算模型,分析前缘壁角对端壁流动与传热特性的影响,并评估其在非设计条件下的适应性。结果表明:在一定的非设计工况范围内,前缘壁角削弱了前缘马蹄涡和通道涡的强度,降低了流道内部的气动损失,增加了近端壁的流动损失。有效的前缘壁角使前缘附近端壁换热水平减弱,流道端壁换热整体减弱,端壁高换热区沿流向下移,尾缘附近换热有所增加。在一定的非设计工况范围内,前缘壁角都是有效的。
- 张健陈榴叶创捷戴韧
- 关键词：传热特性非设计工况
- 劈缝射流尾迹特征的实验研究被引量：1
- 2018年
- 本文以简化透平叶片模型为对象,采用热线风速仪和粒子图像测速技术研究了尾缘劈缝射流尾迹结构,结合本征正交分解方法分析了不同射流速度比对尾迹时均特性、脉动特性以及旋涡运动特性的影响规律。结果表明:低动量射流时下板上表面流体分离,该侧剪切层在尾迹中振荡,影响旋涡配对和输运机制,模态中出现特殊带状结构;随射流速比增大,最大尺度旋涡强度增大,促进射流与主流剪切掺混,尾迹速度亏损更快被弥补,高阶频率脉动结构减少,动能损失小,因此在劈缝射流中应避免采用低动量射流。
- 姚世传施鎏鎏黄春光陈榴戴韧
- 关键词：旋涡粒子图像测速本征正交分解
- 燃气透平叶片3种出气边冷却结构中流动与传热性能的比较被引量：4
- 2016年
- 本研究通过流热耦合计算和实验验证,比较了圆柱排孔与两种劈缝的出气边冷却结构,在不同雷诺数和冷气质量流率下的流动与传热性能。结果表明:圆柱排孔流阻偏高,受供气压力限制,冷气流量不足,冷却效果下降,造成出气边烧蚀。叶片出气边压力面开设劈缝结构降低流阻,提高了冷气流量。劈缝内采用弦向肋和扰流柱结构强化换热,提高冷却效果。在相同冷气流量下,劈缝结构所需的流动压差明显下降,叶栅叶片的尾迹宽度也减小,对降低下游叶栅的流动损失和表面传热是有利的。
- 刘正陈榴戴韧
- 叶型几何设计弱化叶片外表面换热的作用
- 2014年
- 本文采用γ-Re_θ湍流转捩模型,数值模拟了两组不同叶型的涡轮叶栅表面的表面换热系数。结果证明:1)数值计算正确地预测了转捩发生位置,保证了表面换热系数模拟的可靠性;2)由于叶片型线的差异,叶片表面流动的转捩位置也不同。控制叶片表面边界层流动状态,推迟流动转捩,能够降低叶片热负荷。在相同进、出口气流条件下,选择不同的叶栅造型参数,可以调整所产生的涡轮叶型,从而增强或弱化叶片表面的换热。
- 高加磊戴韧王真容王蛟
- 关键词：涡轮叶栅边界层转捩叶型设计
