燃气透平叶栅端壁冷却研究进展

燃气透平叶栅端壁区域的流动呈现高度复杂的强三维特性,端壁冷却设计不仅需要考虑端壁强烈的二次流对冷却特性的影响,也需要考虑冷却布局对近端壁流动与换热特性的影响。针对燃气透平叶栅端壁冷却需求,结合数值模拟和试验测试方法,系统研究了不同冷气质量流量比条件下,离散气膜孔、泄漏流、端壁改型等措施对端壁表面气膜冷却、换热、流动及叶栅气动特性的影响。结果表明:采用合适的气膜孔射流角和布局、泄漏流冷却单元几何结构和端壁表面微尺度肋等方式可以有效提高端壁表面的气膜冷却有效度;上游槽缝及轮缘密封泄漏流可以对端壁上游及前半部分近吸力面区域提供较好的冷却保护,而叶片装配间隙泄漏流对于端壁下半部分靠近叶片吸力面区域的冷却更加有利;扇形气膜孔布置及曲线型装配间隙不仅能提高气膜冷却有效度,还可以有效控制气动损失。

石蜡/十八酸/十八醇复合材料的制备及蓄/放热性能

采用石蜡、十八酸、十八醇为相变原材料,膨胀石墨作为填充式导热材料,制备了一种应用于动力电池散热的新型复合相变材料。用差示扫描量热仪(DSC)测试了热流率随温度的变化规律,其中十八酸主要影响相变材料的相变温度区间,十八醇主要影响相变潜热。相变材料最优配比为质量分数56%石蜡+16%十八酸+28%十八醇,其熔融相变温度为48℃,相变潜热为241.9 kJ/kg。在蓄/放热装置中加入含不同质量分数的膨胀石墨的相变材料,能够增加相变材料的导热性,同时会使热量的分布更加均匀,减弱了温度不均衡现象;在不同水平面上,加入膨胀石墨会导致位于下层的相变材料的加热速度更快;在同一水平面上,相变材料的加热速度与温度的传递方向一致,即加热壁面在外,则传热方向由外向内,加热速度由外至内呈逐渐减缓。

微通道脉冲管中He气交替振荡的分子动力学模拟

使用非平衡分子动力学模拟方法分析了微通道脉冲管 (MPT )中由正弦速度活塞提供驱动力时He气交替振荡的微观动力学过程,并对MPT的冷却机制进行了分析. 结果表明, MPT的压缩和膨胀过程之间存在一个交替的振荡过程,两个过程具有不对称的属性分布,膨胀过程具有比压缩过程更大的轴向压力梯度. 当充气压力较低时,循环时间对冷端温度的影响很小,但是当充气压力高于20 bar时,冷端温度对时间较为敏感,随着时间的减少,冷端温度进一步降低,而冷端瞬时平均温度随着充气压力的增加而增加. 另外,压比随着时间的减少而增加,并且明显不受充气压力的影响,但它会在MPT的轴向上产生较大的温度梯度. 综上所述,在热端使用不同形式的换热器和调相元件会释放或回收额外的声功率. 固定工作模式和尺寸参数的MPT具有最佳频率,可以在冷端获得最低的空载温度. 仿真结果增进了对脉冲管制冷机的认识,并为微通道脉冲管制冷机的优化设计提供理论支持.