冯国泰
,
顾中华
,
温风波
,
王松涛
,
黄红雁
,
颜培刚
,
王强
,
周驰
,
郭兆元
,
王仲奇
工程热物理学报
由于燃气涡轮机的发展,作为燃气涡轮机最重要的部件气冷涡轮,其负荷与涡轮前温度不断提高,为适应这一发展,气冷涡轮气动设计体系与设计思想均有了新的发展.本文的目的就是从三个方面分析与介绍这一发展内涵.第一部分,重点介绍气冷涡轮气动设计体系的发展、介绍主要程序的特点与分层优化设计过程.第二部分,重点介绍应用平均方程在计算气冷涡轮气动问题时,如何提高计算的可靠性与计算精度.第三部分,重点介绍气冷涡轮三维气动设计思想.
关键词:
气冷涡轮
,
气动设计体系
,
设计思想
董平
,
郭兆元
,
王强
,
颜培刚
,
谭春青
,
冯国泰
工程热物理学报
本文对带有复合冷却结构的航空燃机高压涡轮导向叶片进行了气热耦合数值模拟研究,分析了温度径向分布不均匀和存在"热斑"涡轮进口条件下对气冷涡轮叶片传热的影响,研究发现进口温度径向不均匀分布在涡轮叶片径向中上部形成相对集中的带状高温区域,并使下游气膜冷却效果降低,热斑的存在进一步加剧对叶片局部区域的热冲击,复合冷却结构能够比较有效地降低由于进口温度不均匀所形成叶片表面局部高热区域的热负荷.
关键词:
燃气涡轮
,
复合冷却
,
进口温度不均匀分布
,
热斑
,
气热耦合数值模拟
鞠凤鸣
,
颜培刚
,
陈晓娜
,
韩万金
工程热物理学报
基于存在自发凝结的湿蒸汽两相流动,开发了基于汽液两相双流体模型和k-ε-kp湍流模型的计算方法,并对喷管和二维叶栅进行数值验证,结果表明本文所开发的方法具有较高的可靠性.对某汽轮机末级除湿静叶考虑除湿槽结构的二维流场进行了数值研究,指出在叶片表面开设除湿槽结构,能够显著影响涡轮叶栅内的非平衡凝结流动.由于除湿槽对水滴的抽吸作用使得叶栅内成核率峰值降低,且变化幅度减小,因此成核过程更为稳定.除湿槽结构使得叶栅内部大水滴数目减少,尾迹区水滴平均半径减小,叶栅出口湿度下降.
关键词:
涡轮叶栅
,
湿蒸汽
,
自发凝结
,
两相流动
,
除湿
王强
,
颜培刚
,
王松涛
,
冯国泰
,
王仲奇
工程热物理学报
推导了自然曲线坐标系下时间平均的多组分扩散方程,在原程序基础上增加了对冷气组分扩散方程的求解,以及多组分对比热和气体常数的影响.并对某型两级带冷气喷射的涡轮叶栅进行了全三维N-S方程数值求解.描述了考虑组分变化后的冷气浓度和气体常数在叶栅中的分布,所得比热、温度分布则与不考虑冷气浓度影响的计算结果进行了对比.结果表明,在冷气掺混数值计算中,冷气组分的影响有必要加以考虑.
关键词:
涡轮
,
冷气掺混
,
组分扩散
,
变比热
李绍斌
,
陈浮
,
颜培刚
,
王仲奇
,
周盛
工程热物理学报
以某小型涡扇发动机的进口跨声速风扇级为研究对象,采用单排大折转角弯扭静叶替代原型风扇级中的串列静叶,实验详细测量了风扇原型级和改型级(即弯扭叶片级)全工况特性下进出口的压力场和温度场分布.通过对比分析风扇级出口流场的总压分布,从流动机理上详细探讨了大折转角弯扭静叶对跨声速风扇级三维流场的改善和控制机理.结果表明:大折转角弯扭静叶比串列静叶具有更优的压力场控制能力,能有效控制高负荷跨声速压气机中的高能势流分布和端壁二次流损失,而且具有优良的变工况性能.
关键词:
大折转角
,
弯扭静叶
,
串列静叶
,
跨声速压气机
颜培刚
,
董平
,
周驰
,
冯国泰
工程热物理学报
应用三阶精度TVD格式和自由型曲面阿格技术,对涡轮内冷叶片进行气热耦合数值模拟.结合商用软件采用多种湍流模型计算方法的结果进行实验验证和对比分析,结果表明,商用软件采用传统湍流模型对温度边界层的模拟是不合理的,采用考虑转捩的湍流模型,调整转捩起始雷诺数,可以较好地模拟温度边界层的热传导.本文对非转捩区边界层温度的计算结果与实验结果吻合较好.
关键词:
涡轮
,
气热耦合
,
转捩
,
数值验证
王振峰
,
颜培刚
,
唐洪飞
,
黄洪雁
,
韩万金
工程热物理学报
将应用最广的迪图斯-贝尔特和格尼林斯基管内对流换热实验准则式应用于NAsA-MarkII高压燃气气冷涡轮叶栅气热耦合换热计算中,同时引入温度差和入口效应的修正因子.计算结果表明,在结构较简单的冷却通道、冷却孔等位置,采用进行修正的换热系数实验准则式能够得出与实验结果较为吻合的计算结果,准则式的应用省略了冷却通道流体域求解工作,避免了冷却通道流体与固体叶片的耦合计算误差和冷却通道边界条件不同给定带来的结果误差,此方法具有一定的工程应用价值.
关键词:
气冷涡轮
,
气热耦合
,
换热系数准则公式
,
湍流模型
韩万龙
,
颜培刚
,
李超
,
王晗
,
韩万金
工程热物理学报
本文以采用复合冷却方式的重燃一级静叶为研究对象,采用CFX软件求解雷诺时均N-S方程,应用标准K-Epsilon模型,考虑燃烧室不均匀出口温度、工质变物性、端壁冷却等因素,对加涂层静叶进行气热耦合计算,从整体和局部对比分析了热障涂层与其他冷却方式的复合冷却效果.结果表明,采用复合冷却方式,设置0.5 mm热障涂层可降低叶片金属表面温度100～350 K,满足合金使用要求,针对前缘气膜孔上游的小尺度高温热斑,本文指出其形成源于局部存在高温漩涡,通过合理匹配几何与气动参数可将之消除.
关键词:
热障涂层
,
变物性
,
复合冷却
,
不均匀温度进口
颜培刚
,
王松涛
,
冯国泰
工程热物理学报
采用具有三阶精度TVD性质的有限差分格式、自由型曲面网格技术、分区算法以及双时间步长的方法,对某型涡轮级叶栅流场进行了非定常NS方程数值求解,考察了在有、无冷气喷射条件下涡轮级气动性能的非定常变化.结果表明,上游静叶栅是否喷射冷气对下游动叶栅超音速区域的影响具有明显的区别,有冷气喷射时动叶栅前缘气动负荷降低,级效率下降约1%,但是不同动叶通道内气动性能随时间周期性变化的幅度明显减小了.
关键词:
有限差分
,
气膜冷却
,
涡轮叶栅
,
非定常
颜培刚
,
王松涛
,
韩万金
工程热物理学报
采用具有三阶精度TVD性质的有限差分格式、自由型曲面技术以及分区网格算法,对某型具有冷气孔形状的涡轮叶栅进行了全三维N-S方程数值求解,描述了相邻两排冷气射流在叶栅吸力面形成的冷却气膜以及壁面附近冷却射流运动的特点,分析了不同吹风比和喷射角度情况下冷却绝热效率的分布规律.结果表明,在较大的吹风比和喷射角下,交错排列的两排冷却射流运动规律非常复杂,在两排孔之间的区域与冷气孔下游区域冷却气膜的形成规律具有明显的区别.
关键词:
涡轮
,
气膜冷却
,
分区网格
,
冷气射流
,
绝热效率
