基于有限元方法的变截面内冷却通道电解加工技术研究

研究利用电解加工技术对变截面内冷却通道(竹节孔)进行加工。针对电解加工时加工尺寸难以测量与控制的问题,对基于有限元法的竹节孔变截面内冷却通道电解加工进行模拟分析,基于APDL语言建立内冷却通道电解加工有限元模型,提取加工后冷却孔成形尺寸数值,并以模拟参数为基础指导实际实验。理论与实验结果对比表明,该方法不仅减少了前期大量实验论证工作,而且加工效率明显提高。

燃气轮机通道宽高比对换热特性的影响

采用结构化六面体网格和κ-ε湍流模型,求解三维N-S方程,对直冷却通道内置不同宽高比的W型扰流肋片在入口雷诺数为20 000时的空气流动与换热特性进行数值模拟。分析了不同肋片通道的宽高比对肋间壁面的换热效果和流动损失的影响,并对通道的宽高比进行全局寻优。结果表明,肋片通道的宽高比是影响带肋片直冷却通道的整体换热效果和综合冷却效率的主要因素,并存在一一对应的关系,整体换热效果最好时所对应的肋片宽高比为5,考虑热量损失的情况下换热效果最好时所对应的肋片宽高比为0. 48。

基于内置V型肋片的直通道内流动与传热的数值研究

采用结构化六面体网格和k-ε湍流模型,求解三维N-S方程,对直冷却通道内置不同导流角α的V型扰流肋片在入口雷诺数为20 000时的空气流动与换热特性进行数值模拟。分析了不同肋片导流角度α对肋间壁面的换热效果和流动损失的影响,并对导流角度进行全局寻优。结果表明,带肋片直冷却通道的整体换热效果和综合冷却效率分别与肋片导流角α呈函数关系,肋片导流角α为47.25°的通道整体换热效果最好,α为31.57°时的通道综合冷却效率最佳,α为30°时通道内流动损失最小。