旋转带肋U形通道中的汽雾/空气流动与换热的模拟研究

本文采用SST(剪切应力模型)湍流模型模拟研究了旋转带肋U形通道中的汽雾/空气流动与换热特性,分析了汽雾的初始直径和温度对汽雾/空气冷却性能的影响规律。结果表明:雾滴在旋转通道第一流程向尾缘面偏转,在第二流程向前缘面偏转;雾滴初始直径越小,到达加热段某截面的直径越小,使换热效果越好,同时,汽雾浓度也越小,使换热效果越差,存在一个最佳的汽雾初始直径,使综合的换热效果最好;汽雾初始温度越低,汽雾流动距离越大,换热效果越好。

孔型对水雾/空气气膜冷却特性影响的数值模拟研究

在平板表面分别开设了圆柱孔、展向扩张孔和收缩扩张孔。对比研究了3种孔型的纯空气气膜冷却和水雾/空气气膜冷却特性。在3种吹风比：0. 66、1.04、1.44下展开研究。将圆柱孔的数值计算结果与文献中的实验结果进行对照以验证水雾/空气冷却数值计算方法的正确性。对3种孔型下冷却气体混合物的无量纲速度矢量图和部分水雾颗粒的运动轨迹进行了比较和分析。对3种孔型中心线和展向平均气膜冷却效率进行了比较和分析。结果表明：圆柱孔和展向扩张孔射流形成的肾形涡将水雾颗粒抬离平板表面。收缩扩张孔射流形成的肾形涡增强了水雾颗粒的展向扩散并将靠近孔口两侧区域的水雾颗粒逐渐抬离平板表面。对于圆柱孔和展向扩张孔,其射流形成的肾形涡削弱了水雾颗粒对于展向平均气膜冷却效率的提高作用,收缩扩张孔水雾/空气冷却的展向平均气膜冷却效率在3种吹风比下均大于0. 6,当吹风比为1.44时,收缩扩张孔的展向平均气膜冷却效率约为展向扩张孔的2倍,圆柱孔的4倍。2种冷却方式下,在吹风比从1.04增大到1.44时,展向扩张孔中心线气膜冷却效率降低0.3左右,而收缩扩张孔中心线冷却效率的降幅小于0.1。