肋板绕流场可视化测试与数值研究

用粒子图像测速仪(PIV)设备对不同高度下肋板的非定常绕流场进行了全场测试,揭示了肋板尾流场旋涡随时间推进所经历的非线性演化过程.同时将瞬时流谱与不同时间间隔下的时均流谱及流场数值计算结果相比较,分析了它们之间的差别.并且通过对不同肋板高度的时均流场的分析,得出了其尾旋涡尺度与肋板高度之间的非线性变化规律.

绕流肋片通道内的流动与换热特性数值研究

为进一步提高燃气轮机叶片内部冷却中冷却通道内的换热性能,降低通道内的流动损失,采用CFX软件数值研究了在Re为20 000~80 000的范围内,肋间距与肋高比p/e=10的6种肋片在宽高比为4∶1的矩形通道内的换热与阻力特性。研究结果表明:再循环区对肋片下游的换热性能有很大影响,大范围削弱再循环区域会降低通道换热性能和热力性能;绕流肋片通道可以消除实心肋片通道肋片前后缘底部附近的传热恶化区域,而正方形绕流肋通道比圆形绕流肋通道具有更好的综合热力性能;对于绕流肋片通道来说,随着肋片横截面积减少比例的减小,通道综合热力性能增加,但摩擦阻力增大;边长越大的正方形绕流肋片通道的换热性能和综合热力性能越好,边长为实心肋片边长0.8倍的正方形绕流肋片通道获得了所研究肋片中的最佳综合热力性能和换热性能,相对于实心肋结构,正方形绕流肋结构的通道面积平均Nu提高了0.92%~2.73%,加热段摩擦系数减小了10.89%~11.01%,热力性能因子提高了4.92%~6.75%。