低肋与V形肋复合结构在双通道中的强化换热数值研究

随着燃气轮机内涡轮入口温度的升高,燃气轮机会出现热障问题,为保证燃气轮机安全运行,复合结构能够有效提高通道的冷却性能来解决此问题。采用SST k-ω湍流模型对带有低肋与V肋复合结构双通道的流动与传热特性进行了数值模拟,将圆形肋复合结构、扇叶形肋复合结构和葫芦形肋复合结构与纯V形肋在雷诺数为10 000~60 000时的传热性能进行比较,探索出综合换热效果最佳的复合结构。发现相比于纯V形肋通道,复合结构双通道的综合传热性能均得到提升,其中葫芦形肋与V形肋组成的复合结构的综合换热效果最好。葫芦肋复合结构的Nu相比于纯V形肋提高了4.33%~6.6%,f提高了0.04%~4.48%,η最佳值达到了2.13。葫芦形肋复合结构的η比45°斜方形肋和45°斜花形肋分别增大了25.51%~32.98%和4.73%~10.51%,同时,低肋与V形肋组成的复合结构综合换热性能要优于凹坑与V形肋组成的复合结构。葫芦肋复合结构有效增强通道的换热效果且压力损失增长较小,可显著提升涡轮内部冷却通道的综合换热性能。

V形肋通道内蒸汽冷却的传热及流动特性

在雷诺数处于（6.0-17.7）×10^3的条件下,利用红外热像仪测量了蒸汽冷却、不同角度V形肋通道换热表面的局部努赛尔数分布,利用计算流体动力学软件对其进行了数值模拟,分析了不同角度V形肋通道内蒸汽的传热特性及压力损失,并与相近工况下的空气冷却结果进行对比.结果表明：采用V形肋通道可以有效提高通道的强化换热特性;随着V形肋角度的减小,冷却性能不断提高,45°的V形肋通道的换热性能最佳;V形肋可使换热通道内部流体形成二次流,通道核心区的低温流体随之补充,使得通道中间靠近换热面的热边界层减薄;在相同雷诺数的条件下,蒸汽冷却的传热性能明显高于空气冷却,但两者的压力损失十分接近。

V形肋片型太阳能空气集热器换热特性的研究

本文运用数值模拟的方法,对带有多重V形肋片的平板型太阳能空气集热器的换热与流动特性进行了研究.在雷诺数5 000～20 000范围内,采用RNGk-ε湍流模型,研究了相对肋宽比（W/w）对集热器换热特性的影响规律,并对集热器内部流场进行了分析.研究结果表明,V形肋片增强了空气的对流换热.这是由于流体掠过肋片后,产生旋涡和回流,加强了流体扰动,从而使换热增强.相对其它肋宽比而言,W/w=6时,集热器具有较好的换热效果,努塞尔数为光滑壁面的2.54倍,但肋片的存在导致摩擦损失增加,换热性能因数最大为1.55。

带有间隙的V形肋片对太阳能空气集热器的传热及流动特性的影响

在吸热板上增设带有间隙的V形肋片可以有效地提高平板型太阳能空气集热器的传热性能。运用数值模拟方法在Re为6000～18000内,采用RNG k-ε湍流模型,对带有间隙的V形肋片的相对肋宽比及间隙位置对集热器换热性能的影响进行了计算研究,分析了流场结构对传热的影响。结果表明：采用带有间隙的V形肋片可以引发通过间隙的二次流,从而破坏间隙下游处的热边界层,提高该处的局部Nu数。当间隙位置为d1/（w/2）=0．33,d2/（w/2）=0．33,相对肋宽比为W/w=5时,集热器具有较好的传热性能。

矩形通道边缘切割V形肋换热特性研究

模拟燃气轮机叶片内部冷却方式,对比当雷诺数为30 000～80 000时,V形肋和边缘切割V形肋在不同位置的换热特性。实验通道带肋面宽度和通道高度比(宽高比W/H)为1,肋宽和通道水力直径比(阻塞比e/D)为0. 05,肋间距与肋宽比(肋间距比P/e)为10,切割宽度分别为0、2、3、4mm。结果表明边缘切割V形肋面的换热均衡性更好。

上游V形肋对气膜冷却性能影响的数值模拟研究

利用数值模拟的方法研究气膜孔上游布置V形肋对气膜冷却绝热效率的影响,分析了5种肋片高度对气膜冷却流动和冷却性能的影响规律。研究表明:上游布置V形肋会使主流产生一对与肾形涡旋转方向相反的涡。该主流涡抑制了肾形涡的膨胀,使得冷却空气的流动分离减小并更贴近壁面,同时加强了冷却空气的展向扩散;在本文研究的工况中,气膜孔上游布置h=0.3 Dh的V形肋时,冷却空气的展向分布最均匀;上游布置V形肋还会使气膜冷却的总压损失系数增加,且随着肋高h的增加总压损失系数进一步增加;此外,上游布置V形肋能改善气膜孔下游底面的冷却性能,且冷却效率随h的增加先增大后减小,在h=0.3 Dh时达到最大值。

具有微小Ⅴ肋-凹陷复合结构表面湍流传热实验研究

通过采用瞬态液晶热像测试技术,对具有Ⅴ肋-凹陷涡发生器复合结构的表面湍流流动和传热特征进行了实验研究,分析了雷诺数(Re)在10 000~60 000内具有不同肋高的Ⅴ肋-凹陷阵列表面高精度传热分布,以及流阻损失特征.实验结果表明:充分发展湍流条件下的Ⅴ肋-凹陷结构表面传热性能是光滑通道传热性能的1.98~2.46倍,摩擦因子是后者的2.24~4.36倍;Ⅴ肋-凹陷表面传热性能是球形凹陷表面传热性能的1.21~1.76倍,摩擦因子是球形凹陷的1.96~3.89倍.在Re<20 000的条件下,具有0.6和1.0mm高的Ⅴ肋复合结构表面的综合热性能比具有1.5mm高的Ⅴ肋-凹陷表面高约4.7%~12.8%;随着Re继续提高,0.6和1.0mm Ⅴ肋-凹陷的综合换热能力逐渐降低,而1.5mm Ⅴ肋-凹陷的综合换热能力逐渐上升,且比0.6和1.00mm Ⅴ肋-凹陷高约4.7%~8.3%.

铁路正交异性桥面加劲肋-横隔板局部疲劳受力特性研究

正交异性钢桥面因整体性好、承载力强等优势在铁路大跨度桁梁及箱梁斜拉桥、拱桥等桥型中应用越来越广泛,其疲劳特性与公路桥面具有显著的差异。针对铁路正交异性钢桥面加劲肋与横隔板连接处的疲劳敏感区,通过弹性支撑梁理论及闭口薄壁杆件理论分析其局部受力特征,提出了加劲肋疲劳敏感部位面内疲劳应力的解析公式,分析了解析公式中各疲劳影响因素的影响程度及作用机理。基于甬江特大桥——大跨度铁路斜拉桥的钢箱梁正交异性桥面设计了包含2个U肋及2个V肋的正交异性桥面疲劳试验模型,并进行了560万次疲劳加载。研究结果表明:解析公式与有限元分析、试验测试结果相符良好;试验模型测试结果能准确反映疲劳敏感点的应力情况,解析理论则能够反映疲劳敏感点应力的影响因素与规律;在铁路荷载下,加劲肋与横隔板的焊缝长度和加劲肋腹板倾角的增大能够有效降低加劲肋的疲劳应力幅;在铁路正交异性钢桥面板中面积相近、抗弯刚度相等的V肋比U肋具有更好的抗疲劳工作性能。

板件中间V形加劲复杂卷边槽钢轴压构件的稳定性能研究

分别采用有限条数值解法和手算方法对16根轴压简支试件的弹性局部、畸变屈曲临界应力进行了计算,对比了数值解法与手算方法的计算结果,验证了手算方法求解弹性稳定临界应力的有效性。研究了V形加劲复杂卷边槽钢轴压构件的弹性稳定性能。研究表明:V形加劲肋的存在对轴压试件的弹性局部屈曲临界应力影响显著,但对弹性畸变屈曲临界应力影响较小,减小翼缘板件的宽厚比能明显提高截面的弹性畸变屈曲临界应力。

氨高效节能冷风机研究

本文是一篇氨高效节能冷风机研究的综合报告。文章介绍了作者研制的适合于氨冷风机蒸发器用的双面V形长槽肋片管的小件试验,优化试验,现场样机的对比测试。试验结果表明,双面V形长槽优化肋片管应用于氨冷风机与常规使用的矩形平板式肋片管相比,空气侧当量换热系数平均提高18.25％,总传热系数提高12.85％。最后还介绍了采用这种双面V形强化传热肋片管的氨高效节能冷风机的整机结构设计。按设计制造的冷风机,经多个单位使用,证明该冷风机具有结构紧凑,占地面积小,传热效率高,维护管理方便等特点,有显著的经济效益。

贵溪市象山大桥方案设计研究

为使象山大桥造型新颖独特且突出贵溪特色,从桥梁建设背景、桥位条件、既有桥现状、通航航道条件及桥梁景观等方面分析了桥位处的自然环境和建设条件,综合比较主桥、引桥桥型方案,选取主桥V形刚构-钢箱拱肋组合桥、引桥40m预应力混凝土连续箱梁方案。