多孔层板冷却有效性的研究

在大尺寸低速回流风洞中对应用于涡轮叶片的2种绕流结构4块单双层多孔层板进行了流阻特性和冷却有效性的实验研究,结果表明多孔层板有很高的冷却有效性,流阻的大小和冷却有效性的高低主要取决于多孔层板的开孔率,开孔率越大,流阻越小,冷却有效性越高。本文所设计的层板结构参数和试验结果对层板在航空发动机涡轮叶片中的应用有参考价值。

动叶凹槽状叶顶气膜冷却有效度和气动性能不确定性量化研究

结合非嵌入式多项式混沌展开方法、稀疏网格技术、Sobol Indic敏感度分析方法以及RANS方程求解方法,提出了涡轮动叶凹槽状叶顶气热性能不确定性量化分析方法,数值模拟与实验数据吻合一致验证了本文方法预测凹槽状叶顶气热性能的有效性。在量化几何参数叶顶间隙和运行参数主流进口总温以及吹风比的不确定性的基础上,对GE-E 3动叶叶顶的气动以及换热性能进行不确定性量化,详细分析了不确定性输入量对平均气膜冷却有效度、间隙泄漏量以及下游总压损失系数的影响,并且通过Sobol Indic方法对各不确定性变量对叶顶气热性能不确定性的贡献进行量化研究。不确定性分析的结果表明:叶顶前缘区域的泄漏量对不确定性输入不敏感,但是尾缘区域泄漏量的不确定性偏差可达到25%;下游总压损失系数总体受不确定性波动的影响较小;在几何及工况不确定性的影响下,叶顶气膜冷却有效度的统计均值相比于设计值下降29.52%,并且其偏离设计值10%的概率高达91.83%。敏感度分析的结果表明:叶顶间隙的偏差是叶顶气动性能不确定性的主导变量,叶顶间隙偏差对泄漏量以及下游总压损失系数的方差占比分别达88.02%与85.31%;在叶顶传热特性的不确定性方面,3个研究变量对气膜冷却有效度不确定性的贡献均不可忽略。本文研究的3个变量中,叶顶间隙对凹槽状叶顶气动和气膜冷却有效度的综合影响最大,所以在叶片的加工装配过程中需要保证叶顶间隙的精度。

喷水预冷特性对蒸发冷却性能影响的数值模拟

为改善间接空冷塔在夏季高温环境下的冷却性能,提高火电厂整体效率,基于计算流体力学建立了空冷单元喷水预冷系统的数学模型,分析了喷水预冷特性对空冷塔某一扇区的影响,分别计算了环境特性和喷嘴特征等因素对冷却效率、有效冷却区域的温降和面积的影响。结果表明:随着流动距离的增加,冷却效率逐渐提高;环境风速和空气相对湿度降低以及风温、张角、喷嘴质量流量和喷嘴间距增大均会使冷却效率提高;液滴随空气流动逐渐蒸发,有效冷却区域的面积沿流动方向逐渐增大;有效温降沿着流动方向先因液滴的蒸发而增加,而后因冷却空气与周围空气的传热传质而减小。

非定常尾迹对叶片头部气膜冷却的影响

采用数值模拟的方法分析了非定常尾迹对叶片头部气膜冷却的影响,气膜冷却方式为狭缝冷却。将数值模拟得到的气膜冷却有效温比同相应的实验结果进行了比较,用来校验程序。通过对数值模拟的结果进行分析,发现当非定常尾迹作用到叶片头部时,主流的滞止点会从气膜狭缝上游移动到气膜狭缝上,气膜射流会发生“分流”现象,导致气膜狭缝下游壁面的气膜冷却有效温比急剧下降。

应用红外技术进行层板冷却特性的研究

在大尺寸低速风洞中采用红外热成像仪对 3种应用于涡轮叶片的典型多孔层板结构进行了冷却有效性的实验研究 ,通过开发的红外热像仪程序包获得了层板表面详细的壁温分布和冷效分布 ,运用参数分析了层板结构参数对其冷却有效性的影响。结果表明多孔层板结构具有很高的冷却有效性 ,开孔率是影响冷却有效性的决定因数 ,开孔率越大 ,冷效越高。参数 f、燃气侧气膜冷却效率ηf 和层板内部换热效率ηi 是层板优化设计的重要依据。

透平静叶表面多排孔气膜冷却特性试验研究

为研究燃气轮机透平静叶表面的气膜冷却特性,搭建了平面叶栅气膜冷却试验台,采用红外成像技术测量了带有多排扇形气膜孔的透平静叶表面气膜冷却有效度和传热系数,分析了不同吹风比下静叶压力面和吸力面不同孔排下游气膜冷却有效度和传热系数的分布规律。结果表明:随着吹风比的增大,静叶压力面各排孔后气膜冷却有效度增大,静叶吸力面孔排1下游气膜冷却有效度减小,吸力面孔排2和吸力面孔排3下游气膜冷却有效度先增大后减小,吸力面孔排4下游气膜冷却有效度增大;大吹风比时,气膜出流使得静叶表面大部分区域展向平均传热系数相比无气膜时小幅增大。

延伸冲击-扇形气膜孔复合结构耦合换热实验与数值研究

针对冲击-气膜复合冷却结构,采用实验与数值方法,对比了基于圆形气膜孔的传统冲击、延伸冲击、小距离冲击、基于扇形气膜孔的传统冲击、延伸冲击5种复合冷却系统的耦合换热和流动特性。采用红外热成像技术,获得了5种复合冷却结构在吹风比分别为0.6、1.0、1.5时外壁面的综合冷却有效度,并通过数值计算进一步揭示了内部冷却的流动和换热特征。研究结果表明:在不产生额外气动损失的前提下,延伸冲击孔结构可提升内部冷却的换热系数,进而小幅度提升壁面的综合冷却有效度,幅度为1.2%~4.6%,但随着冷气量的增大综合冷却有效度提升幅度有所减小;减小冲击距离能够提升内部冲击换热效果,但不会对综合冷却有效度产生明显影响;采用扇形气膜孔可大幅度提升外部气膜冷却性能,且提升幅度大于采用延伸冲击内部改进结构的。相较于传统的圆形气膜孔-冲击复合冷却结构,在相同冷气量条件下,基于扇形孔的延伸冲击改进方案可将壁面的面平均综合冷却有效度提高7.6%~8.5%,并将系统的流量系数提升30%以上。

养殖大黄鱼冰藏流通的货架期试验

本文于 2 0 0 4年 7月对养殖大黄鱼进行了冰藏流通货架期的试验研究 ,监测了实际流通全过程的鱼体温度和鲜度质量的变化。结果表明 ,大黄鱼冰藏流通过程的总体设计是合理的 ,但在夏季 ,鱼在捕获后的处理加工中没有得到及时的有效冷却 ,运输和流通中不使用冷藏车、冷藏库 ,不仅增加了用冰量 ,而且冰融化较快 ,大大缩短了冰藏大黄鱼的货架期 ,冰藏 3d后再次在上层加覆盖细碎冰 ,鱼可保持高品质期 4d ,货架期 5 .75d。

涡轮叶片综合冷却有效度评价指标研究

在实验室条件下实现航空发动机真实条件下的主流/冷气温比十分困难,因此为了能够在常温下开展叶片综合冷却性能的科学评估,有必要开展叶片综合冷却有效度评价指标的研究。本文在覆盖航空发动机真实运行工况的大温比范围内,采用数值方法对新定义的与温比无关的叶片综合冷却有效度评价指标进行了评估与验证,分析了异性气体对叶片综合冷却有效度的影响规律。结果表明:基于驱动温度的新定义,叶片综合冷却有效度不再随主流/冷气的温比发生变化;比热容通量比是影响综合冷却有效度的重要因素,因此在实验室中采用异性气体作为冷气开展叶片综合冷却性能评估会导致预测误差。

气膜冷却布置对前缘流动传热的影响

透平一级静叶前缘是高温燃气滞止的区域,承受着整个叶片最高的热负荷,是极为重要的冷却部位。本文首先通过压力敏感漆实验得到了前缘在不同布置、吹风比、密度比情况下的绝热气膜冷却有效度分布,结合数值所给出的详细流场和传热信息,深入剖析了前缘气膜冷却的流动传热机制。

带标量修正的气膜冷却各向异性湍流模型

本文采用作者提出的带标量修正的代数各向异性湍流模型,对平板带复合角气膜冷却在带横槽/不带横槽情况下的流动传热进行了研究.通过比较不同工况下的流动传热预测结果,讨论了湍流动量、标量输运对于气膜冷却预测的影响.各向异性修正的雷诺应力项能减弱各向同性湍流模型所带来的肾形涡系强度过预测的问题。而各向异性的湍流标量扩散项则能有效地将雷诺应力和温度梯度对于湍流标量扩散系数的影响体现出来。结果表明带标量修正的各向异性湍流模型能很好地提高气膜冷却的预测精度.

新型管板自动焊机定位冷却器的改进过程与最新结构

笔者历经一年,对定位冷却系统进行彻底改造,制作了实用新型定位冷却器。新型定位冷却器由紫铜制成,定位棒为实心锥头结构,简单实用,更换方便。冷却定位块冷却定位一体,结构巧妙,能够有效冷却定位棒,定位准确,经久耐用。

取向硅钢常化水冷温度模型及控制方法研究

取向硅钢常化工序主要采用现场实测带钢温度的方式测定冷却速率,并通过稳定冷却水温、调整冷却水量及喷梁运行数量等方式保证合理的冷却速率,给常化工艺设计和生产带来诸多不便。通过对常化工艺水冷过程带钢的传热分析求解,在建立带钢水冷温度模型的基础上,研究了不同冷却工艺参数对带钢温度及冷却速率的影响规律以及冷却工艺的交互作用结果。结果表明:模型计算结果能够较好地反映取向硅钢在常化水冷过程中的温度及冷却速率的变化,其计算误差为0.80%~4.11%;在特定取向硅钢厚度规格和常化工艺下,随着常化冷却水量及有效冷却长度的增加,带钢水冷温度及冷却速率与呈非线性变化;常化水冷工艺主要通过调控带钢与冷却水之间热交换量和交换时间实现对带钢温度的控制,实际生产中需综合考虑机组速度、冷却水量及有效冷却长度之间的交互作用,选定喷梁投入数量和冷却水量以获得稳定的冷却速率。

湍流黏性修正在不同孔型气膜计算中的应用

燃气轮机气膜冷却流动中的复杂涡系使得其湍流黏性系数体现出很强的各向异性。本文采用作者提出的代数各向异性湍流黏性系数修正方法(AAEV方法),对不同孔型气膜冷却进行了研究。文中结合平板圆孔、扇形孔气膜冷却实验结果,将传统的湍流模型与修正后的湍流模型获得的模拟结果与实验值进行了比较,得到修正后的结果与实验有较好的吻合度。修正后的湍流模型对不同的孔型有很好的适用性,同时揭示了两种孔不同的三维特性。

叶片尾缘冷气喷射气动与传热性能分析

基于尺度自适应（Scale Adaptive Simulation,SAS）湍流模型,对叶片尾缘偏开缝射流尾迹结构、尾迹掺混损失和壁面冷却有效度在不同射流/主流速度比（VR）条件下的变化规律进行数值模拟研究。结果表明：VR为1.0时冷气对尾缘壁面的冷却效果总体较好;上、下板尾缘脱落涡的主导结构均为卡门涡,随着VR的增大,其脱落频率与旋涡强度增大,导致涡量和剪切应力升高,而尾迹掺混损失由湍流脉动能量和板后回流区长度共同决定;VR为0.5和1.0时尾迹掺混损失相差不大,VR为1.5时相比0.5时增大了4.53%。