| 【中文题名】 | 层板结构换热特性研究 |
| 【英文题名】 | Investigation of Heat Transfer Characteristics of Lamilloy |
| 【学科专业】 | 工程热物理 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-6-9 |
| 【中关键词】 | 涡轮叶片,多孔层板,换热系数,冷却效率,流固耦合,数值模拟 |
| 【英关键词】 | Turbine blade,Lamilloy,Heat transfer coefficient,Cooling effectiveness,Conjugate heat transfer,Numerical simulation, |
| 【分类导航】 | 工业技术>能源与动力工程>热力工程、热机>热力工程理论>传热学> |
| 【论文摘要】 | 全气膜多孔层板冷却技术集冲击冷却、对流冷却、气膜冷却为一体,具有消耗冷气量少、冷却效率高的优点,具有很广阔的应用前景。
本文通过实验的方法测量分析了层板叶片外表面全气膜冷却的换热系数和冷却效率:用数值模拟的方法对层板结构的综合冷却效果、流体固体域的温度、流场和各壁面的换热特性进行了研究分析。
在全气膜叶片实验部分,设计制造了两个叶片。其一是光滑的叶片,用来测量叶片表面的静压;另一个在型面上布置了53排气膜孔,用以测量叶片外表面的换热系数和冷却效率。在主流雷诺数Re_∞=100,000～300,000范围内对叶片外表面的静压进行了测量,得出了型面的压力分布和速度分布。在静压测量的基础上,雷诺数和吹风比分别为100,000～300,000,0.5～2.0时,对叶片全气膜冷却的换热系数和冷却效率进行了测量,有以下几点结论:(1)换热系数随着雷诺数和吹风比的增加而增加。在压力面上吹风比对换热系数的影响更大一些,而在吸力面上雷诺数对换热系数的影响更大一些。(2)无气膜孔出流时所测得的换热系数规律与有气膜孔出流时换热系数的规律基本一致。(3)与无气膜孔出流时相比,压力面上的换热系数增加的幅度大于吸... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-7 |
|
目录 |
7-9 |
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第一章 绪论 |
9-16 |
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1.1 引言 |
9 |
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1.2 航空发动机冷却技术发展史 |
9-11 |
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1.3 层板冷却技术 |
11-14 |
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1.4 气膜孔冷却技术 |
14-15 |
|
1.5 本文的主要工作 |
15-16 |
|
第二章 实验装置与测试系统 |
16-29 |
|
2.1 实验装备和实验件 |
16-20 |
|
2.1.1 叶栅传热风洞 |
16-18 |
|
2.1.2 实验叶片 |
18-20 |
|
2.2 二次流系统 |
20-21 |
|
2.3 数据采集和处理系统 |
21-23 |
|
2.4 实验器材及精度 |
23 |
|
2.5 数据处理方式和误差分析 |
23-29 |
|
2.5.1 叶片静压实验数据处理方式 |
23-24 |
|
2.5.2 叶片型面传热实验数据处理方式 |
24-25 |
|
2.5.3 实验误差分析 |
25-29 |
|
第三章 叶片型面静压分布的实验研究 |
29-32 |
|
3.1 实验工况 |
29-30 |
|
3.2 导片型面静压分布和速度分布 |
30-31 |
|
3.3 小结 |
31-32 |
|
第四章 叶片型面换热系数的实验研究 |
32-40 |
|
4.1 前言 |
32 |
|
4.2 加热钢带热流密度的确定 |
32 |
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4.3 叶片型面换热系数测量的结果和分析 |
32-39 |
|
4.3.1 实验工况 |
33 |
|
4.3.2 无气膜孔出流时叶片型面换热系数的结果和分析 |
33-34 |
|
4.3.3 有气膜孔出流时叶片型面换热系数的结果和分析 |
34-39 |
|
4.4 小结 |
39-40 |
|
第五章 叶片型面气膜冷却特性的实验研究 |
40-46 |
|
5.1 前言 |
40 |
|
5.2 叶片型面气膜冷却效率的测量结果和分析 |
40-44 |
|
5.2.1 不同雷诺数下冷却效率的测量结果和分析 |
40-43 |
|
5.2.2 不同吹风比下冷却效率的测量结果和分析 |
43-44 |
|
5.3 小结 |
44-46 |
|
第六章 层板换热冷效的数值模拟研究 |
46-67 |
|
6.1 控制方程与紊流模型 |
47-49 |
|
6.1.1 控制方程 |
47-48 |
|
6.1.2 紊流模型 |
48-49 |
|
6.1.3 流固耦合传热计算 |
49 |
|
6.2 层板内部流场、温度场分析 |
49-56 |
|
6.2.1 数值计算方法 |
49-52 |
|
6.2.1.1 计算域及计算网格 |
49-51 |
|
6.2.1.2 数值计算及边界条件 |
51-52 |
|
6.2.2 计算结果与分析 |
52-56 |
|
6.2.2.1 网格可靠性分析 |
52 |
|
6.2.2.2 冲击双层壁内通道流场分析 |
52-53 |
|
6.2.2.3 气膜孔内和燃气侧的流场分析 |
53-54 |
|
6.2.2.4 层板流体固体域温度分布 |
54-56 |
|
6.3 层板综合冷却特性数值模拟研究 |
56-61 |
|
6.3.1 参数定义 |
56-57 |
|
6.3.2 计算结果分析 |
57-61 |
|
6.3.2.1 综合冷效分析 |
57-60 |
|
6.3.2.2 热量在层板内的分布 |
60-61 |
|
6.4 层板换热的数值模拟研究 |
61-65 |
|
6.4.1 参数定义 |
61-62 |
|
6.4.2 计算结果分析 |
62-65 |
|
6.4.2.1 燃气侧换热分析 |
62-63 |
|
6.4.2.2 冲击板和通道底面换热分析 |
63-64 |
|
6.4.2.3 冷气侧换热分析 |
64-65 |
|
6.4.2.4 层板各壁面平均换热系数 |
65 |
|
6.5 小结 |
65-67 |
|
第七章 结论和展望 |
67-69 |
|
7.1 本文的主要结论 |
67-68 |
|
7.2 对今后工作的一些展望 |
68-69 |
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参考文献 |
69-72 |
|
攻读硕士期间发表的论文 |
72-73 |
|
致谢 |
73-74 |
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西北工业大学业学位论文知识产权声明书 |
74 |
|
西北工业大学学位论文原创性声明 |
74 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.130515 |
