层板外部气膜冷却特性研究

发布时间：2017-08-12 17:10

  本文关键词：层板外部气膜冷却特性研究

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【摘要】：层板冷却是研发新一代航空发动机的关键技术之一，对提高我国航空发动机自主研发能力，缩小与国际前沿发动机研制差距具有十分重要意义。本文结合实验和数值计算研究了单排和双排气膜孔层板外表面气膜冷却效率和换热系数随气膜孔相对位置、吹风比、气膜孔射流角度的变化规律。 设计搭建了层板外部气模冷却特性实验台，测量了单排、双排气膜孔下吹风比为1.0、1.5、2.0，气膜孔射流角度20°、30°、90°时层板外表面冷却效率和换热系数。实验结果表明：单排气膜孔层板逆流结构外表面冷却效率大于顺流结构，，冷效提升区域随着吹风比的增大由上游区域向下游区域移动，同时逆流结构提高了上游区域的换热系数；单排孔时，冷却效率随着吹风比的增大先减小后增大，双排孔时，冷却效率随着吹风比的增大而减小，吹风比对换热系数的影响不大；单排气膜孔冷却效率随着射流角度的增加先增大后减小，换热系数随着射流角度的增大而增大。 建立了和实验模型一致的数值模型，计算了单排气膜孔吹风比为1.0、1.5、2.0，气膜孔射流角度20°和90°时层板外表面冷却效率和换热系数。结果表明：逆流结构层板外部冷却效率大于顺流结构冷却效率，径向平均冷却效率最大差值随着吹风比的增大而增大，逆流结构换热系数较小；单排气膜孔层板外部冷却效率随着吹风比的增大而减小，换热系数随着吹风比的增大而增大。
【关键词】：层板 涡轮叶片 气膜冷却 冷却效率 换热系数 液晶测温
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V233.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 叶片冷却技术发展12-15
• 1.3 层板冷却技术发展概况15-19
• 1.4 本文的主要工作内容及创新点19-21
• 第2章 实验装置和数据处理21-34
• 2.1 实验设备21-22
• 2.2 实验件22-24
• 2.3 数据采集和处理方法24-25
• 2.4 实验工况和实验方法25-34
• 2.4.1 实验工况25
• 2.4.2 参数定义25-26
• 2.4.3 热色液晶测温原理简介26-27
• 2.4.4 液晶标定过程27-29
• 2.4.5 气膜冷却特性的瞬态液晶测量原理和方法29-31
• 2.4.6 误差分析31-32
• 2.4.7 冷却效率和换热系数的不确定度分析32-34
• 第3章 层板外部气膜冷却实验研究34-55
• 3.1 前言34
• 3.2 层板外部气膜冷却效率结果及分析34-45
• 3.2.1 气膜孔相对位置对冷却效率的影响34-38
• 3.2.2 相同射流角度下吹风比对冷却效率的影响38-42
• 3.2.3 相同吹风比下射流角度对冷却效率的影响42-45
• 3.3 层板外部气膜换热系数结果及分析45-55
• 3.3.1 气膜孔相对位置对换热系数的影响45-48
• 3.3.2 相同射流角度下吹风比对换热系数的影响48-52
• 3.3.3 相同吹风比下射流角度对换热系数的影响52-55
• 第4章 层板外部气膜冷却特性数值研究55-73
• 4.1 前言55
• 4.2 层板外部气膜冷却特性数值计算55-57
• 4.2.1 控制方程55
• 4.2.2 湍流模型55-56
• 4.2.3 近壁面处理56
• 4.2.4 计算域网格56-57
• 4.2.5 边界条件57
• 4.2.6 收敛条件57
• 4.3 计算结果分析57-73
• 4.3.1 层板外部气模冷却效率结果分析58-65
• 4.3.2 层板外部气模换热系数结果分析65-69
• 4.3.3 计算结果与实验结果对比69-73
• 结论73-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：662684