旋转作用对带肋回转内通道换热特性影响

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1、第５卷第３期航空工程进展Vol畅５No畅３２０１４年８月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGAug．２０１４文章编号：１６７４‐８１９０（２０１４）０３‐３２０‐０６旋转作用对带肋回转内通道换热特性影响赵曙，朱惠人，郭涛，许都纯（西北工业大学动力与能源学院，西安７１００７２）摘要：为了深入了解旋转作用对回转内通道换热特征的影响，采用三维数值模拟方法研究旋转数、旋转半径４对带肋内通道模型的流动换热影响。通道入口雷诺数为１．７×１０、旋转数范围为０～０．０９，出口１、出口２、出口３的质量流

2、量分配比为１∶２∶１，旋转半径与水力直径之比的范围为０～６９．６。结果表明：旋转作用力使径向出流通道的压力系数逐渐增大，径向入流通道的压力系数迅速减小；径向出流通道后缘面的努赛尔数（Nu）随旋转数增加而增大，径向入流通道后缘面的Nu随旋转数增加而减小，前缘面Nu随旋转数变化情况相反；前、后缘面Nu沿流向均随旋转半径与水力直径比的增加略有增大，旋转半径变化对壁面换热影响较小。关键词：带肋通道；旋转；对流传热；压力系数中图分类号：V２３１．１文献标识码：AEffectsofForceonHeatTransferforRotatingInt

3、ernalCoolingChannelswithRibTurbulatorsZhaoShu，ZhuHuiren，GuoTao，XuDuchun（SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an７１００７２，China）Abstract：Tobetterunderstandtheeffectsofrotationontheinternalchannelheattransfercharacteristics，theflowandheattransfercond

4、itioninaninternalchannelwith９０°ribsareinvestigatedusingthree‐dimensionalnu‐４mericalsimulationmethod．TheinletReynoldsnumberis１．７×１０andthreeoutletsmassflowdischargeratiois１∶２∶１．TheRotatingnumberandthehydraulicdiameterdividedbyradiusofgyrationrangefrom０to０．０９and０to６９．６，res

5、pectively．TheinfluenceofRotationnumberandRadiusofgyrationonheattransfercoefficientwereachieved．Resultsshowthatthepressurecoefficientincreasesalongradialoutflowanddecreasesalongra‐dialinflowduetorotationalforce；inthetrailingsurface，Nusseltnumber（Nu）inradialoutflowpassage

6、sin‐creasesandtheNuinradialinflowpassagedecreaseswiththeaugmentoftherotationnumber，thevariationofNuintheleadingsurfacecontrarytothatofthetrailingsurface；theNualongtheflowdirectionintrailingandleadingsurfaceareslightlyenhancedwhengyrationradiustohydraulicdiameterratioinc

7、rease，thesurfaceheattransfercoefficientisaffectedonthevariableradiusofgyration．Keywords：ribbedchannel；rotating；convectiveheattransfer；pressurecoefficient动机热效率和保证发动机安全、稳定地提供推力起0引言着至关重要的作用。目前，涡轮叶片冷却方式主要有内通道的强化吸热和外表面的良好隔热。内通现代航空发动机涡轮前燃气温度已远高于金道作为一种有效冷却手段，是在叶片内通道壁面布属的熔点温度，合

8、理的涡轮叶片冷却手段对提高发置强化换热肋，肋增加内通道换热面积，同时对冷气的扰流作用使边界层脱离而形成强度和尺度不收稿日期：２０１４‐０３‐２４；修回日期：２０１４‐０５‐０４同的漩涡，这些漩涡改变流体的流动结构，从而增