帶去旋系統(tǒng)的旋轉盤腔內流動和換熱的數(shù)值研究.pdf

1、渦輪是航空燃氣渦輪發(fā)動機中重要承力部件和高溫部件?，F(xiàn)代航空發(fā)動機性能不斷提高,其一個主要途徑就是提高了渦輪前燃氣溫度。而愈來愈高的渦輪前溫度對渦輪部件的冷卻方式和冷卻結構提出了越來越高的要求。因此,要提高發(fā)動機性能,延長其使用壽命,必須深入研究不同冷卻方式和冷卻結構對渦輪部件的冷卻效果。
　　 本文采用數(shù)值模擬的分析方法對帶去旋系統(tǒng)的旋轉盤腔內的流動和換熱特性進行了數(shù)值模擬。計算模型采用均勻和非均勻相結合的結構化網格,為滿足Ek

2、man邊界層特點,在靠近轉盤表面采用了間距遞增的邊界層網格。具體研究的的內容有:(1)運用不同湍流模型對典型的流動換熱實驗模型進行數(shù)值模擬,將計算結果與實驗結果對比,選取合適的湍流模型:(2)運用選好的湍流模型對轉盤上帶去旋孔的旋轉盤腔開展數(shù)值模擬,研究了不同的去旋角、去旋孔個數(shù)、盤腔間距、去旋孔徑向位置、去旋孔軸向夾角、冷氣無量綱流量及旋轉雷諾數(shù)條件下,盤腔內的速度場、壓力場、溫度場和轉盤表面努賽爾數(shù)分布；(3)通過三維數(shù)值模擬,將轉

3、盤上帶去旋孔的共轉盤腔與靜盤上帶預旋孔的轉一靜盤腔以及無切向速度分量的共轉和轉靜盤腔進行盤腔內流動以及各物理量的對比；(4)針對外圍屏上帶去旋噴嘴的徑向內流旋轉盤腔,模擬了轉速比、冷氣流量以及旋轉雷諾數(shù)對盤腔內流動換熱的影響。
　　 計算結果表明:盤腔內總壓降系數(shù)隨去旋孔個數(shù)的增多而減小,隨去旋角的增大而減小。去旋孔個數(shù)越少、旋轉雷諾數(shù)越大、冷氣流量越大,則換熱效果越強；葉片冷卻空氣進氣孔的出流溫度隨旋轉雷諾數(shù)的減小、冷氣流量和