流场涡旋核心分布对双工质冷却带肋通道换热特性的影响.pdf

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1、流场涡旋核心分布对双工质冷却带肋通道换热特性的影响EffectofFlowFieldVortexCoreDistributiononHeatTransferPerformanceinRibbedChannelswithTwoCoolants曾俊雄大连交通大学DALIANJUOTONGUNIVERSITY分类号：________________________________学校代号：10150uDC：________________密级:____________学号:20122222义盖交遥乂夢硕士学位论文流场祸旋核心分布对双工质冷却带肋通道换热特

2、性的影响EffectofFlowFieldVortexCoreDistributiononHeatTransferPerformanceinRibbedChannelswithTwoCoolants论文编号：^学科门类：工学专业名称：_________机械工程研究方向：燃气轮机冷却技术申请学位级别：___________硕士论文答辩日期：2015年6月日学位授予单位：大连交通大学大连交通大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考文献的地方外，论文中不包含

3、他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得大连交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任。曰期：年月/i曰大连交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解大连交通大学有关保护知识产权及保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属大连交通大学，本人保证毕业离校后，发表或使用论文工作成果时署名单位仍然为大连交通大学。学校有权保留并向国

4、家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行信息服务，也可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)学位论文作者签名:导师签名:曰期：年曰期:二?卞年6月/sf曰摘要摘要采用先进燃气轮机叶片冷却技术是提高高温涡轮叶片可靠性和延长寿命的有效办法。从目前燃气轮机高温涡轮叶片带肋通道空气和蒸汽冷却技术研究成果上看，带肋通道内的二次流或者

5、涡旋结构对通道的强化换热具有重要贡献，但是这些涡旋结构的产生、演变机理、形态特征以及对通道壁面的换热特性具有怎样的影响，目前还不清楚。本文主要研究内容包括：采用数值模拟的研究方法，数值计算了宽高比WH/=2/1，oooo肋角度30456090、、、，雷诺数Re=1000080000，蒸汽和空气冷却带肋通道；考察了带肋通道网格的无关性，并与实验研究结果进行对比，验证了数值计算结果的可靠性；使用流场涡旋核心显示技术，分析和阐明了肋角度、雷诺数、流动工质对带肋通道涡旋的产生、演变过程、形态特征、分布规律的影响以及对带肋通道换热特性的影响规律；最后，

6、给出了不同肋角度空气和蒸汽冷却带肋通道换热特性、摩擦特性以及换热因子的数值计算研究结果。研究结果表明：肋角度对带肋通道内的涡旋特征以及分布规律有很大影响，而雷诺ooo数以及流动工质对其影响较小；304560、、带肋通道涡系主要以左侧壁面上的离散o涡，带肋面上的纵向涡以及主流中心区域靠近右侧壁面上的主涡组成，30带肋通道ooo纵向涡结构出现分支现象，而4560、通道纵向涡却没有，但60带肋通道纵向涡ooo在下游覆盖区域比3045、要广；90带肋通道涡系主要由横向涡结构组成，横向涡涡旋结构具有非连续性，结构单一，在充分发展段呈周

7、期性分布。ooo304560、、通道带肋面上纵向涡所掠过的区域，能获得较高的努赛尔数分布。带肋面上努赛尔数沿着通道主流方向呈周期性分布，沿通道径向方向逐渐降低，这主要是o由纵向涡涡旋强度沿主流方向没有太大变化而沿着通道径向方向逐渐减弱导致。30带肋通道纵向涡出现分支现象，削弱了涡旋换热能力，导致带肋面上努赛尔数分布最低；oo60带肋通道纵向涡影响区域最广，导致带肋面上努赛尔数分布最高。90带肋通道横向涡所掠过区域以及气流再附着区域能获得较高的努赛尔数分布，而且沿着通道主流和径向方向努赛尔数分布比较均匀。雷诺数增大会增强涡旋强度，显著

8、提高涡旋强化换热能力。蒸汽比空气具有更好的热物性，因此，蒸汽的换热性能好于空气。带肋通道涡旋强度、涡旋核心半径r是影响涡