王强
,
董平
,
姜澎
,
冯国泰
,
王仲奇
工程热物理学报
温度场计算的准确性对气冷涡轮的设计影响极大.实际的气冷涡轮在运行状态下,存在多种物理现象:冷气带来的燃气组分变化、湍流、转捩、温度边界层的发展变化、热辐射等.而在数值计算中,计算结果也要受到网格质量的影响.采用自编程序、商业CFD软件对某两级气冷涡轮、C3X以及MARK Ⅱ叶片进行计算,分别描述冷气组分变化、计算网格、湍流模型以及转捩温度场模拟精度的影响;同时定性分析温度边界层复合性质与辐射换热对温度计算的影响.得出在气热耦合计算中,考虑上述因素的影响是很有必要的.
关键词:
气热耦合
,
计算精度
,
转捩
,
冷气掺混
沈煜欣
,
刘建军
工程热物理学报
为了探求热传导对微型燃气轮机性能的影响,使用CFX对某微型燃气轮机涡轮动叶的流动特性和换热性能进行了数值模拟并提出了考虑热传导损失的轮周效率的计算方法.通过计算发现热传导对流动和涡轮动叶的性能的影响不可忽略,热传导使动叶输出功和效率明显降低.考虑顶部间隙后,热传导的影响更加显著.
关键词:
微型燃机
,
热传导
,
动叶
,
气热耦合
林立
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
在一些情况下,燃机透平中用于供给轮缘密封的气体流量要小于自由盘的夹带流量。本文采用气热耦合数值计算的方法,并结合轮盘一维导热模型,分析了小流量下（λ_t〈0.22）转静腔室传热特点及其中关键的影响因素。研究结果表明,对于小流量下的转静系盘腔系统,可以根据盘面传热系数随冷气量的变化定义一个临界流量λ_（t,c）,当冷气流量大于λ_（t,c）时,盘面传热系数随冷气量增加缓慢增大,近似等于自由盘状态;当冷气量小于λ_（t,c）时,盘面传热系数随冷气量减小而迅速减小。文中给出了一种估算动盘面传热系数随冷气量变化的方法。文章同时分析了转速对于轮盘传热（λ_（t,c）〈λ_t〈λ_（t,fd））的影响,当转速对应的Ecb等于Ecb,c时,轮盘的体平均温度最低。
关键词:
转静系盘腔
,
气热耦合
,
埃克特数
,
一维模型
黄洪雁
,
陈凯
,
董平
,
冯国泰
,
王仲奇
工程热物理学报
对具有气膜冷却的某涡轮叶栅,提取中部截面型线进行了平面叶栅的气热耦合数值模拟,研究了多孔射流气膜冷却流动的特点.主流与固壁气流耦合计算表明,冷却气流在冷却腔内的流动过程中,被固体壁面加热,在喷射入主流场之前温度升高幅度较大,使得沿程后部的冷却效果减弱,同时研究了多射流孔附近区域三维定常流动的流场.
关键词:
涡轮
,
气膜冷却
,
气热耦合
,
多孔射流
迟重然
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
平行肋扰流通道是高温透平叶片常用的冷却结构.本文通过批量(约1000次)的气热耦合数值计算对不同几何结构平行肋扰流冷却通道的流动与耦合传热特性进行研究.对于固定压差通道,存在使固体外壁温度最低的肋片布置形式及对应的最优冷气量.针对某重型燃机动叶设计了不同肋片角度的平行肋扰流冷却通道并进行了气热耦合数值计算,表明60°肋能在最小的冷气量下取得最强的换热,验证了机理研究的结论.
关键词:
燃气轮机
,
冷却叶片
,
扰流肋
,
气热耦合
王文三
,
唐菲
,
秦立森
,
赵庆军
,
徐建中
工程热物理学报
本文用三维数值模拟的方法,对某具有尾缘开槽冷却的涡轮静叶栅进行了详细的气热耦合计算与分析,研究了具有尾缘开槽冷却形式的涡轮静叶片的冷却特性,并结合叶片表面温度分布和静压分布对比分析了叶片在不同吹风比下该冷却方式对流场气动性能的影响.气热耦合计算结果表明:此种尾缘开槽的冷却形式可以对叶片尾缘高温区起到有效的冷却效果,同时使主流通道的气动喉口向上游迁移,在冷却槽口区域引起主流的压力波动.
关键词:
气膜冷却
,
气热耦合
,
数值模拟
,
尾缘开槽
罗磊
,
迟重然
,
卢少鹏
,
王松涛
,
王仲奇
工程热物理学报
为通过气热耦合优化计算改善叶片表面温度场,提高叶片气动效率,编制了气热耦合气动和冷却结构参数化方法程序及网格自动生成程序,采用该程序对燃气涡轮静叶进行了考虑叶型及冷却结构的气热耦合优化.优化结果表明:对叶型及冷却结构优化后,形成解集中气动效率分别提升0.3％和0.17％,主流流量仅变化0.116％和0.058％,高温函数降低38.55％、51.6％,叶片表面最大温度降低5.6 K、6.9 K,平均温度降低5K、7K.通过分析,前缘第一腔高温区雷诺数的增大以及第三腔低速回流区的减小是改善叶片温度场的主要因素;根中截面的型面压差的减小导致横向二次流损失的降低是减小气动损失的主要原因.
关键词:
气热耦合
,
静叶
,
叶型
,
冷却结构
,
优化
胡捷
,
苏生
,
刘建军
,
安柏涛
工程热物理学报
本文对某重型燃机进口导叶的冷却方案进行研究,用闭式蒸汽冷却对传统设计的开式空气冷却改型,采用气热耦合方法分析对比了两者的冷却效果.结果表明,闭式蒸汽冷却简化结构的同时,增大了冷却效率,降低由冷却带来的损失.研究工作为进一步提高燃气轮机进口温度、优化叶片冷却结构奠定基础.
关键词:
透平导叶
,
闭式结构
,
蒸汽冷却
,
气热耦合
迟重然
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
平行肋扰流通道是高温透平叶片常用的冷却结构.本文通过批量(约1000次)的气热耦合数值计算对不同几何结构平行肋扰流冷却通道的流动与耦合传热特性进行研究.研究表明,方向角60°～70°的平行肋会造成较强的旋涡结构,流动阻力最大;倾斜扰流肋制造的侧向流动旋涡强度较大并覆盖了多数的肋间区域时,肋间区域综合冷却效率最高.
关键词:
燃气轮机
,
冷却叶片
,
扰流肋
,
气热耦合
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
