不同倾斜角多斜孔壁冷却方式绝热温比研究

对具有不同倾斜角多斜孔壁冷却方式绝热温比进行了研究。研究方法为传热传质类比实验方法。多斜孔壁由多斜孔试验板模拟。多斜孔试验板中小孔方向与主流夹角为０°，小孔与板表面夹角分别为３０°，４５°及１５０°。各多斜孔板的孔排距比与孔间距比保持一致。实验结果反映了不同孔倾斜角对多斜孔壁冷却方式气膜绝热温比的影响。并讨论了在航空发动机中采用多斜孔壁冷却方式时选择孔倾角的考虑。

不同偏角多斜孔壁气膜冷却绝热温比研究

用传热传质类比实验的方法，研究了不同偏角多斜孔壁气膜冷却绝热温比，多斜孔壁由多斜孔实验板模拟。多斜孔实验板中，孔排列方式均为叉排，小孔与板表面夹角均为３０°，偏角从０°变化至５０°，孔排距比与孔间距比基本相等。研究结果揭示了不同孔偏角对多斜孔壁气膜冷却绝热温比的影响。

不同缝槽进气孔间距的纯气膜绝热温比试验研究

通过传热试验法对不同缝槽进气孔间距的纯气膜冷却效率进行研究。研究所用气膜缝槽结构无收缩,进气孔与舌片垂直。试验中主流湍流强度在10%以上,测量气膜绝热壁温以确定其重要冷却效率描述参数——绝热温比。试验结果表明:缝槽进气孔间距对气膜冷却效率影响很大,减小进气孔间距,可以减小缝槽几何特征参数M IXN,明显提高气膜的绝热温比。

燃烧室主燃孔下游气膜绝热温比研究

对单个主燃孔射流下游的缝槽气膜绝热温比进行的实验研究中 ,采用了CO2 传热传质类比方法测量气膜的绝热温比 ,考虑了三种气膜吹风比和两种主燃孔射流动量比。研究结果表明 :主燃孔射流的引入破坏了气膜的完整性 ,相对于正常气膜的绝热温比值 ,主燃孔射流正下游区域的气膜绝热温比大幅度下降 ,在横向偏离主燃孔射流较远的下游区域 ,气膜绝热温比有一定程度的下降 ;气膜吹风比对气膜绝热温比的下降有较大影响 。

致密孔阵气膜冷却绝热温比和对流换热系数的数值研究

采用数值模拟方法研究了气膜孔叉排方式下孔间距和吹风比对致密孔阵气膜冷却绝热温比和对流换热系数的影响.结果表明:减小相邻孔间距与孔径比或增加吹风比,平均壁面温度就越低,且温度分布更为均匀,绝热温比提高,热侧壁面平均换热系数也随之增大;相对于增加气膜孔阵的密集程度而言,吹风比的增加所带来的绝热温比改善和对流换热系数增加幅度略有减弱.特别是当吹风比大于1以后,吹风比的影响程度比较微弱.

双排叉排孔气膜冷却特性研究 (二) 绝热有效温比

本文介绍双排叉排孔气膜冷却绝热有效温比η的测量结果和数值计算。根据η沿主流和横向的变化 ,特别是在近孔区的分布规律分析了前后排孔二次射流的不同流动特点。数值计算采用求解椭圆方程的三维差分程序 ,吹风比 M等于 0 .6。

超声速气膜冷却数值模拟

应用SSTk-ω湍流模型,对三维粘性掺混流场进行了数值模拟,得到了切向入射的超声速气膜在不同吹风比和冷却通道下的绝热温比分布.计算结果表明:吹风比是决定超声速气膜冷却效果的重要因素,吹风比增大,冷却效果随之提高;冷却通道不同,冷却效率的分布规律也不同,矩形孔在出口处存在冷却效果较低的区域;离散孔冷却通道在下游和冷却通道中间线上的冷却效果存在明显差异,侧向倾角的引入使这种差异消失;扩散孔和侧向倾角两种结构上游冷却效果好,但下游衰减更快;引入的评价参数可以为比较不同的气膜冷却方式提供参考.

比较研究多种气膜冷却模型的冷却效果

计算并比较了高性能航空燃气发动机尾喷管扩张调节片采用以下几种气膜冷却结构的冷却效果 :缝槽气膜冷却、离散小孔气膜冷却、缝槽 /小孔复合气膜冷却 ,发展了用单排孔和缝槽气膜的有效温比计算多排孔和缝槽 /小孔复合气膜有效温比的公式 ,计算了考虑喷管内高温燃气辐射和气膜冷却作用下喷管壁面的温度分布 ,为高性能航空燃气发动机高温部件冷却结构的选型提供了有益的参考。

密度差和速度比对单排孔气膜冷却效率的影响

采用传热传质类比的方法研究主射流密度差和速度比对单排孔平板气膜冷却效率的影响.密度比为1时射流为空气,密度比为1.5和2.0射流为异质气体,射流与主流的夹角为35°,孔间距为3倍的气膜孔直径.结果表明:当速度比较小时,射流在被保护壁面上的铺展由扩散控制;当速度比较大时,铺展由对流控制.在较低速度比条件下,随着吹风比的增大,横向和纵向的铺展都增加,有效保护范围面积增加;高速度比条件下,射流的再附点随着动量比的增大而更向下游.

气膜冷却传热传质类比研究

应用SSTk-ω湍流模型,对三维粘性掺混流场进行了数值模拟,得到了切向入射的超声速氢气膜在不同吹风比和被冷却面上的绝热温比分布,并通过冷却剂分布情况详细研究了其形成原因。计算结果表明:吹风比是决定超声速气膜冷却效果的重要因素,吹风比增大,冷却效果随之提高;不同曲率的曲面上,冷却效率的分布规律不同,凹面上冷却效果最好,这与低速气膜冷却不同;离散孔在被冷却面中心和两侧的冷却效果存在明显差异,引入一定的侧向倾角使这种差异趋向消失。

基于Fluent的复杂边界条件流动传热数值模拟

基于Fluent软件,建立与冲击-发散复合冷却装置对应的物理模型,在选取了不同的复杂边界的条件下,研究了孔间距以及吹风比对冷却效率的影响。针对温度场和流场的特征进行模拟分析,总结了两场的流动传热规律。结果表明:发散孔板热壁面的热流量受发散孔影响较大,呈现峰谷状,冷侧面的热流量分布相对比较均匀,且热侧面的总热流高于冷侧总热流;吹风比的增大加强了相邻两排冲击孔之间的漩涡,并且在发散孔板热侧面,射流速度会随着吹风比的增大而增大。

基于伴随非等温射流理论的缝槽气膜冷却模型

在伴随非等温射流基础上发展了一种适用于缝槽气膜冷却绝热温比预估的数学模型.通过合理假设推导出二维壁面射流混合层核心温度分布规律,将其作为气膜绝热壁温,并考虑缝槽几何特征参数和气膜吹风比对冷却效率的影响,得到绝热温比计算公式.用试验数据对该预估模型进行拟合分析,得到了与试验数据拟合精度在±8%以内的半经验预估模型,证明该模型的可行性和应用潜力,并需要更多的试验数据对其进行验证和改进.

多斜孔气膜冷却传热特性数值研究

对三种不同结构的多斜孔气膜冷却结构进行了数值研究。多斜孔均为叉排结构,斜孔与平板表面夹角均为30,°重点研究了不同相邻孔间距与孔径比Pm/dm(3.0～5.0)和不同吹风比M(0.5～1.5)对热侧壁面绝热温比和换热系数的影响规律。

Sellers叠加模型在多孔阵冷却方式中的应用研究

对Sellers叠加模型[1] 作了阐述和推导。应用传热传质类比原理 ,进行了单排孔及多排孔阵绝热温比的实验研究。实验结果与该叠加模型的计算结果进行了比较和分析 ,两者在实验范围内吻合较好。表明该模型可用于燃烧室多孔冷却火焰筒的壁温预测。

缝槽平板振动气膜冷却数值仿真研究

为了分析缝槽平板振动气膜冷却传热规律,采用基于Reynolds Averaged Navier-Stokes(RANS)和Detached-Eddy Simulation(DES)的CFD动网格仿真分析方法,研究了不同振动频率、不同振幅、不同吹风比及剪切涡结构振动的绝热壁面有效温比。结果表明:(1)在低频(f=100Hz)下,振动有利于提高换热面绝热壁面有效温比;但在高频(f=10kHz)下,振动降低了换热面绝热壁面有效温比。(2)相比频率,振幅对绝热壁面有效温比影响更大;在中频(f=1kHz)下,振动绝热壁面有效温比小于稳态绝热壁面有效温比;不同吹风比(M=0.7,1.2,1.9)对绝热壁面有效温比影响趋势基本一致。(3)相比基于RANS的振动仿真方法,基于DES的振动仿真方法能更详细地模拟混合层剪切涡结构流场信息,能更好地反映剪切涡结构对壁面换热效果的影响。