文档介绍：浙江理工大学
硕士学位论文
燃气轮机叶片气膜冷却流场的数值模拟
姓名:何建伟
申请学位级别:硕士
专业:流体机械及工程
指导教师:施红辉
20090301
通过对标准肛模型、啄P秃蚏骥型的计算比较,本文确立了以模型的预测值比标准缸模型和模型的锥肆髂P臀V鞯氖导扑惴椒ǎ捎糜邢尢寤ǎ掷胍角蠼馕忍琋摘要提高燃气轮机进口初温是提高其效率的关键技术之一,但因受部件材料耐高温性能的最为广泛的叶片防热保护措施之一,因此研究与之相关的流动规律与传热特性对有效地保护叶片、指导燃气轮机设计有着重要的意义。本文借助软件平台,在分析总结已有实验结果的基础上,着重平板气膜冷却的模化,选择、确立有效的数值模型,进而借助该模型对平板气膜冷却流场变化特性和影响因素进行分析。方程,压力一速度耦合采用惴ǎ扑闱虻幕植捎梅墙峁够旌贤瘢栽柱孔、扩散孔和横向扩散孔平板气膜冷却模型进行了冷态和热态流动数值模拟。对比了圆仅对平板气膜冷却效果的影响规律;对工业高温环境下的平板气膜冷却进行了计算,分析了壁面的气膜冷却绝热效率、壁面和射流中心线平面的温度分布,为实际叶片设计提供了本论文的研究结果表明,预测值更为准确;在大部分的物理区域内,模拟值与实验值吻合度较好,各统计量的变化趋势一致,数值模拟有效可靠;对比三种孔型,横向扩散孔的冷却效果最好;冷却效率不随吹风比的变化而单调变化,而是存在最佳的吹风比。研究发现,射流角度对冷却效果影响很大,正向倾斜入射时,射流对主流的阻挡最小,与主流的混合最弱,对下游壁面附近温度场的影响最大:实际高温条件下的模拟结果验证了冷态流场计算时各种参数对气膜冷却效果的影响规律,温度场的分布显示了气膜在壁面上的覆盖情况和变化规律,为实际应关键词:气膜冷却;湍流模型:数值模拟;冷却效率制约,进口初温的提升空间有限,而且需要一定冷却技术的辅助。气膜冷却技术即是应用柱孔、扩散孔和横向扩散孔三种不同孔型、不同吹风比以及和不同入射角度具有指导意义的结论。用提供了参考依据。浙江理工人学硕士学位论文
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主要符号表直角坐标下的速度分量【州英文字母吹风比流体所受压力控制方程的源项控制体积流体速度/坐标变量直角坐标变量温度【有效温比,气膜冷却绝热效率水力直径,有效直径特征长度;湍流长度尺度湍流强度曲率半径希腊字母湍流湍动能【/】湍流耗散率【/】动力粘度流体密度/】角速度湍动能产生项时间变量】雷诺数射流孔直径气膜孔的入射倾角浙江理工人学硕士学位论文、丁’三珥∥∞￡
运动粘度【—痵】通用变量上、下角标张量表达时均值脉动值;,自由气流浙江理工大学硕十学位论文咖∞.
学位论文作者签名:力乒移同期:矽开年孑月㊣簍浙江理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:我恪守学术道德,崇尚严谨学风。所呈交的学位论文,是本人在导师不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写,我对所写的内容负责,并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外,本论文
日期:卅年浙江理工大学学位论文版权使用授权书同期:矽订年孑学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于学位论文作者签名:保密口,在不保密口年解密后使用本版权书。指导教师签名:≥其晤。
主要设计方法。本课题利用数值计算方法对燃气轮机叶片的简化模型——平板模型的气膜第一章绪论课题的研究背景及意义燃气轮机作为一种高效动力装置,在航空、舰船、发电、化工、冶金、能源与动力工程等领域已得到了广泛应用。燃机进气温度的提高对于改善燃气轮机的热效率甚为有效【俊但初温的提高往往会引起涡轮叶片的高温腐蚀或损伤,尤其叶片前缘附近区域,此外边界层较薄,换热很强,直接面对高温来流的冲击,通常是热载荷最大的区域,因此必须采取冷却措施对涡轮叶片加以保护。研究和改善燃气轮机冷却技术,以降低高温部件工作温度,将燃机进气温度提高到新的水平,是当前改进燃气轮机经济性与安全性的重要方式。研制新材料和改进合金性能是提高燃气轮机初温的传统条件,采用冷却技术降低叶片温度,使得可以提高燃机进气温度,这一技术有着广阔的前景,而如何保护叶片成为一个冷却。在工业中得到较广泛应用的多为气膜冷却技术,因此,准确预估气膜冷却的效果对叶片等的设计起着至关重要的作用K孀臗,计算流,数值热传导际醯姆⒄