基于OpenFOAM的带肋双通道扰流冷却大涡模拟.pdf

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1、第58卷第3期2016年6月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYV01．58No．3Jun．2016基于OpenFOAM的带肋双通道扰流冷却大涡模拟钱潇如1，张神2，韩万金1，鞠凤鸣3，李宇峰3(1哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨150001；2上海电气燃气轮机有限公司，上海200240；3哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：基于OpenFOAM平台，对带直肋W／H=1双通道在静止状态下的流动耦合传热特性进行大涡数值模拟，研究了静止时双通道的流动换热性能。可以得出：在静止状态下由于肋片的扰流、离心作用，弯管处及弯管后的第二通道的Nu数比值大于

2、第一通道，Nu数比值最大值出现在肋片的顶端，旋涡结构明显的多于第一通道，故换热效果明显的好于第一通道。结果表明，基于OpenFOAM的大涡模拟能够较好地应用于带肋通道复杂流动和传热研究。关键词：OpenFOAM；带肋双通道；扰流冷却；大涡数值模拟分类号：TK261文献标识码：A文章编号：1001-5884(2016)03-0184-03LargeEddySimulationofTurbulentCoolinginRibbedTwo-passSquareChannels而thOpenFOAMQIANXiao-rul，ZHANGYi2，HANWan-jinl，JUFeng—min

3、93，LIYu-fen93(1SchoolofPowerandEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China；2ShanghaiElectricGasTurbineCompanyLimited，Shanghai200240，China；3HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China)Abstract：Thisworkforcesonnumericalsimulationofflowandheatnansfbrinstationaryfibbedtwo—pass

4、squarechannelswhichtheratioofWandHis1．Largeeddysimulation(LES)isusedwithOpenFAOMtostudytheheattransferperformance．Theresultshowsthatnussehnumberrationsandvortexesintheaftertumregioninthesecondpassarelargerthantheflintpassduetotheexistenceofribsandtheeffectofcentrifugalforce．Andnussehnumberr

5、ationsalehighestonthetopofribs．Asaresult，theheattransferperformanceintheafterturnregioninthesecondpassalebetterthanthefirstpass．Inthispaper，itWasconfirmedthatlargeeddysimulationwithOpenFOAMCanbebetterappliedtotheactualandcomplexflowandheattransfer，itisplayanactiveroleforthetheoryinvestigati

6、onanddesignofturbinebladecoolingstructure．Keywords：OpenFOAM；fibbedtwo-passsquarechannels；turbulentcooling；largeeddysimulation0前言随着工业的发展，军用和民用的燃气轮机的需求越来越大，同时燃气轮机的性能也需随之提高，途径之一就是提高涡轮进口温度，涡轮叶片的性能有待提高。其一方面得益于叶片材料的改善，一方面得益于冷却结构的合理设计。冷却结构的典型之一：扰流冷却——在涡轮叶片换热中得到了十分广泛的应用。Han等人曾通过实验的方法得出了静止状态时的不带肋的双通

7、道、带900平行肋的双通道、带600平行肋的双通道、带60。V型肋的双通道、带60。交叉肋的双通道中的无量纲Nu数随流程和雷诺数的变化的情况等等¨。。Iacovides和Raisee研究了带有90。肋片的涡轮叶片冷却通道的热传导的湍流模型，结果显示低雷诺数下的应力输运模型更能呈现湍流的流动状态，较为准确的通道的表面热传导系数‘2I。到目前为止，对静止状态下带肋通道的研究比较多，但是发动狃渴轮王佳吐丘是王佳在旋转的状态下的，因而也有收稿日期：2016-03-06不少的学者研究了旋转时带肋冷却通道的换热以及