李明飞
,
尹洪
,
孙鹏
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
煤基联合循环电站系统的燃气轮机透平将会工作在高温高湿的环境中.文中基于高温多组分气膜冷却试验台,分析在高温气膜冷却系统中导热/对流/辐射多场耦合作用机理.研究表明,高温环境下辐射作用不可忽略,不同的高温气体组分将对透平传热产生影响;随着主流高温燃气中水蒸气和二氧化碳体积分数之和每增加7％,平板上表面中心线总体冷却效率降低约0.02; TBCs在各组分工况下都有明显的温降效果,且燃气的水蒸气含量越高,温降效果越明显.由于辐射在高温高湿工况下的综合作用,在透平的设计中必须综合考虑不同燃气组分在导热/对流/辐射耦合作用下的气膜冷却传热机理.
关键词:
气体组分
,
TBCs
,
辐射
,
耦合换热
云和明
,
陈宝明
,
程林
工程热物理学报
以粗糙平行平板微通道为研究对象,以三角形锯齿状粗糙元模拟固体表面的粗糙度,采用CFD流体固体共轭传热技术数值研究了绝对粗糙度和相对粗糙度对平行平板微通道流动和传热特性的影响,着重分析了粗糙度和流体速度对水力入口段长度和热力入口段长度的影响规律,同时研究了相对粗糙度对微通道转捩雷诺数的影响,为进一步揭示微微通道的流动和传热机理提供了依据.
关键词:
微通道
,
粗糙元
,
共轭传热
,
CFD
林立
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
在一些情况下,燃机透平中用于供给轮缘密封的气体流量要小于自由盘的夹带流量。本文采用气热耦合数值计算的方法,并结合轮盘一维导热模型,分析了小流量下（λ_t〈0.22）转静腔室传热特点及其中关键的影响因素。研究结果表明,对于小流量下的转静系盘腔系统,可以根据盘面传热系数随冷气量的变化定义一个临界流量λ_（t,c）,当冷气流量大于λ_（t,c）时,盘面传热系数随冷气量增加缓慢增大,近似等于自由盘状态;当冷气量小于λ_（t,c）时,盘面传热系数随冷气量减小而迅速减小。文中给出了一种估算动盘面传热系数随冷气量变化的方法。文章同时分析了转速对于轮盘传热（λ_（t,c）〈λ_t〈λ_（t,fd））的影响,当转速对应的Ecb等于Ecb,c时,轮盘的体平均温度最低。
关键词:
转静系盘腔
,
气热耦合
,
埃克特数
,
一维模型
迟重然
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
平行肋扰流通道是高温透平叶片常用的冷却结构.本文通过批量(约1000次)的气热耦合数值计算对不同几何结构平行肋扰流冷却通道的流动与耦合传热特性进行研究.对于固定压差通道,存在使固体外壁温度最低的肋片布置形式及对应的最优冷气量.针对某重型燃机动叶设计了不同肋片角度的平行肋扰流冷却通道并进行了气热耦合数值计算,表明60°肋能在最小的冷气量下取得最强的换热,验证了机理研究的结论.
关键词:
燃气轮机
,
冷却叶片
,
扰流肋
,
气热耦合
张鹏
,
付经伦
,
刘建军
工程热物理学报
本文采用数值方法研究了气膜和冲击复合冷却结构的耦合传热和综合冷效.复合冷却平板模型布置有两个交错气膜孔和若干排冲击孔,气膜孔和冲击孔均采用圆柱孔型.分别研究了吹风比和冷气量分配对综合冷效、流场结构和对流换热特性等的影响规律,结果表明:复合冷却综合冷效明显受到吹风比影响;适当调节冷气量的分配,能够明显提高综合冷效.
关键词:
气膜冷却
,
冲击冷却
,
复合冷却
,
耦合传热
,
数值计算
罗磊
,
迟重然
,
卢少鹏
,
王松涛
,
王仲奇
工程热物理学报
为通过气热耦合优化计算改善叶片表面温度场,提高叶片气动效率,编制了气热耦合气动和冷却结构参数化方法程序及网格自动生成程序,采用该程序对燃气涡轮静叶进行了考虑叶型及冷却结构的气热耦合优化.优化结果表明:对叶型及冷却结构优化后,形成解集中气动效率分别提升0.3％和0.17％,主流流量仅变化0.116％和0.058％,高温函数降低38.55％、51.6％,叶片表面最大温度降低5.6 K、6.9 K,平均温度降低5K、7K.通过分析,前缘第一腔高温区雷诺数的增大以及第三腔低速回流区的减小是改善叶片温度场的主要因素;根中截面的型面压差的减小导致横向二次流损失的降低是减小气动损失的主要原因.
关键词:
气热耦合
,
静叶
,
叶型
,
冷却结构
,
优化
邹歆
,
袁新
工程热物理学报
IGCC系统中新一代先进燃气轮机透平通流部分处于高温高湿的工作环境,因此其内部流动存在固有的复杂的流热耦合问题。为指导燃气轮机透平叶片冷却系统设计必须开展对流热耦合问题的试验与数值研究。本文在一平板气膜冷却流热耦合实验台上开展了模拟新一代燃气轮机透平通流部分高温高湿工作条件的流热耦合机理研究,并进行了数值模拟。研究工作表明：高温高湿条件下,辐射换热对总体换热特性影响十分显著,因此在通过试验和数值手段研究流动、对流换热和辐射换热多场耦合问题时必须合理考虑辐射换热的影响;本文还给出了通过数值手段模拟辐射换热问题的简化边界建模方法,并提出了中心线总体冷却效率和主流水蒸气摩尔分数及流向距离之间的拟合关系式。
关键词:
高温
,
高湿
,
辐射
,
流热耦合
,
气膜冷却
王雷雷
,
徐可可
,
孟华
工程热物理学报
本文针对中国3号航空煤油在超燃冲压发动机冷却通道内的超临界压力流动和传热现象,开展了流/固/热耦合的三维数值模拟研究.在准确考虑热物性变化的基础上,探讨了壁面热流密度及流体的入口速度对超临界压力传热过程的影响.结果表明,由于航空煤油在低流速下的传热效果较差,会造成冷却通道壁面温度在加热入口段快速升高;固体热传导现象在航空煤油超临界压力传热中变得非常重要,冷却通道侧壁面和下壁面固体温升现象突出;不同对流换热经验公式在航空煤油超临界压力传热中的适用性和应用范围也得到了初步的验证.
关键词:
航空煤油
,
主动再生冷却
,
流固耦合传热
,
数值模拟
迟重然
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
平行肋扰流通道是高温透平叶片常用的冷却结构.本文通过批量(约1000次)的气热耦合数值计算对不同几何结构平行肋扰流冷却通道的流动与耦合传热特性进行研究.研究表明,方向角60°～70°的平行肋会造成较强的旋涡结构,流动阻力最大;倾斜扰流肋制造的侧向流动旋涡强度较大并覆盖了多数的肋间区域时,肋间区域综合冷却效率最高.
关键词:
燃气轮机
,
冷却叶片
,
扰流肋
,
气热耦合
张超
,
刘建军
,
王湛
,
安柏涛
工程热物理学报
以MarkII气冷涡轮叶片为研究对象,考察了换热系数分布对叶片外表面温度分布的影响。首先分别以温度和换热系数实验值作为热边界条件验证了固体导热计算方法和CFD程序的有效性,然后分析了6种典型热边界条件下的叶片外表面温度分布,并与实验值进行对比。由分析结果可知：叶片外表面温度与换热系数紧密关联,经验关联式（层流、湍流）条件下预测得到的温度偏差较大,当换热系数由能考虑边界层转捩影响的CFD计算得到时,预测得到的温度与实验值较为接近。
关键词:
传统热分析
,
气热耦合
,
固体导热
,
等温边界
,
等热流边界
