异侧多级旋流冷却结构对横流抑制及强化传热的影响

1

作者 肖坤 董光辰 丰镇平 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期24-33,共10页

为进一步强化前缘旋流冷却,解决目前燃气透平叶片前缘多级旋流冷却结构相邻级之间流动折转带来的高压力损失问题,并提高叶片前缘传热均匀度,在已有研究基础上提出了一种新型的异侧多级旋流冷却结构。建立了原始同侧多级旋流冷却结构和... 为进一步强化前缘旋流冷却,解决目前燃气透平叶片前缘多级旋流冷却结构相邻级之间流动折转带来的高压力损失问题,并提高叶片前缘传热均匀度,在已有研究基础上提出了一种新型的异侧多级旋流冷却结构。建立了原始同侧多级旋流冷却结构和新型异侧多级旋流冷却结构的模型,采用三维定常数值模拟分析方法,在保持靶面温度不变的条件下,对比分析了多个进口雷诺数条件下不同旋流冷却结构的流动与传热特性。仿真结果表明:冷却气体通过切向喷嘴射入旋流腔内部形成高速旋流,显著提高强化传热能力;对于单级旋流冷却,冷气的周向速度逐渐减小,轴向速度增大,横流逐渐形成,横流对下游射流产生冲击作用,削弱下游换热;多级旋流冷却结构对于旋流腔内部横流可起到横流抑制作用,周向平均努塞尔数有明显提高,但原始同侧多级旋流冷却结构相邻级之间的流动折转带来了很高的压力损失;异侧多级冷却结构在原有模型优点的基础上减少了22%的压力损失,改善了冷却气体分配的均匀度,实现了旋流冷却整体传热性能的进一步提升。 展开更多

关键词 叶片前缘 多级旋流冷却 强化传热 横流抑制

下载PDF 职称材料

凹槽对涡轮叶片前缘换热特性影响的实验研究 被引量：1

2

作者 叶林 刘存良 +3 位作者 朱安冬 陈磊 李冰然 朱惠人 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期269-279,共11页

为了探究带有凹槽造型的涡轮叶片前缘结构的换热特性,采用瞬态热色液晶技术研究了凹槽对涡轮叶片前缘外表面换热系数的影响,获得了不同主流雷诺数以及湍流度下涡轮叶片原始前缘结构及带两种不同深度凹槽的前缘结构外表面的换热系数分布... 为了探究带有凹槽造型的涡轮叶片前缘结构的换热特性,采用瞬态热色液晶技术研究了凹槽对涡轮叶片前缘外表面换热系数的影响,获得了不同主流雷诺数以及湍流度下涡轮叶片原始前缘结构及带两种不同深度凹槽的前缘结构外表面的换热系数分布数据,并采用努塞尔数评估对比了三种结构下的换热特性。实验结果表明:原始前缘结构存在高换热系数区,随着湍流度的增大,高换热核心区显著增大;由于凹槽对滞止区域的流动产生了影响,带凹槽的前缘结构在不同工况下均表现出将原始结构高换热核心区分割为凹槽两侧突出边缘的高换热区和槽内低换热区的分布特征;凹槽可以显著降低前缘表面的换热强度,带浅凹槽的前缘结构在前缘表面的面平均努塞尔数相比原始前缘结构降低约7.9%~14.5%,带深凹槽的前缘结构相比原始前缘结构降低约9.1%~20.9%;与主流雷诺数Re_(g)=2.0×10^(5)相比,当Re_(g)=1.5×10^(5)时,带凹槽的前缘结构相比原始结构的低换热优势更强。 展开更多

关键词 涡轮叶片前缘 凹槽造型 凹槽深度 对流换热系数 瞬态热色液晶技术

下载PDF 职称材料

轴流式水轮机叶片进水边形状对其性能的影响 被引量：19

3

作者 赵亚萍 廖伟丽 +2 位作者 李志华 阮辉 罗兴锜 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第13期94-99,I0005,共7页

针对轴流式水轮机叶片几何形状差异对水轮机的运行性能和运行范围产生的影响,研究了轴流式水轮机不同叶片进水边形状与水轮机性能参数之间的关系。在相同叶片安放角的情况下,对具有3种不同叶片进水边形状的轴流式模型水轮机进行数值研... 针对轴流式水轮机叶片几何形状差异对水轮机的运行性能和运行范围产生的影响,研究了轴流式水轮机不同叶片进水边形状与水轮机性能参数之间的关系。在相同叶片安放角的情况下,对具有3种不同叶片进水边形状的轴流式模型水轮机进行数值研究。研究结果表明:在相同的叶片安放角的情况下,不同的叶片进水边形状不仅可以改变流道中从轮毂到轮缘的流量及环量分配;而且能够有效的改善叶片正背面压力分布,减小转轮内部的低压区,提高水轮机效率及空化性能;同时不同的水轮机进水边形状可以调节水轮机运行范围。研究结果可为水轮机的优化设计提供理论指导。 展开更多

关键词 轴流式水轮机 效率 空化性能 运行范围 叶片进水边形状

下载PDF 职称材料

双吸式离心泵叶片头部形状对泥沙磨损的影响 被引量：13

4

作者 钱忠东 张凯 +1 位作者 王志远 薛军 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2014年第2期103-107,共5页

为了提高离心泵的抗磨蚀能力,采用欧拉-拉格朗日多相流模型模拟了水泵内水沙两相流运动,并利用离散相冲击磨损模型,对4种不同叶片头部形状下的叶片泥沙磨损情况进行了分析.结果表明:叶片上发生严重磨损的区域主要分布在叶片的头部和尾部... 为了提高离心泵的抗磨蚀能力,采用欧拉-拉格朗日多相流模型模拟了水泵内水沙两相流运动,并利用离散相冲击磨损模型,对4种不同叶片头部形状下的叶片泥沙磨损情况进行了分析.结果表明:叶片上发生严重磨损的区域主要分布在叶片的头部和尾部,其中吸力面的平均磨损强度高于压力面;叶片磨损强度受相对流速分布和冲击角的影响,改变叶片的头部形式可改变叶片的泥沙磨损强度;缩短叶片头部外缘一侧的长度,可以使叶片头部的相对流速分布更均匀,改善叶片头部和尾部的集中磨损,但会降低水泵扬程;缩短叶片头部外缘一侧的长度,同时增大内缘一侧的相对液流角,可以有效改善叶片表面的泥沙磨损,并使水泵扬程略有提高. 展开更多

关键词 双吸式离心泵 叶片头部形状 泥沙磨损 数值模拟

下载PDF 职称材料

叶片前缘高精度重建方法研究 被引量：10

5

作者 张力宁 张定华 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期722-726,共5页

叶片前后缘的形状对发动机的气动性能有非常重要的影响。对叶片前后缘的精确建模是高质量加工的前提。现有的叶片前缘大多为圆弧或椭圆弧。为了实现精确建模,本文首先运用一种基于带约束的最小二乘方法对数据点进行拟合,然后用拟合的结... 叶片前后缘的形状对发动机的气动性能有非常重要的影响。对叶片前后缘的精确建模是高质量加工的前提。现有的叶片前缘大多为圆弧或椭圆弧。为了实现精确建模,本文首先运用一种基于带约束的最小二乘方法对数据点进行拟合,然后用拟合的结果作为初值,根据椭圆的极线性质进行更精确地求解。实例表明本文的方法在对椭圆弧的拟合中具有比Fitzgibbon方法更好的鲁棒性及更高的精确度。在重建前缘时,一些事先难以排除的出格点极大地影响了拟合精度,鉴于本文方法具有较好的鲁棒性,本文提出了以前缘点为中心,对于逐次增加数据点多次运用本文的拟合方法,最终排除出格点的方案。数据实验验证了这一方案的有效性。总之,本文提出的拟合方法非常适合于在逆向工程中对叶片前缘的重建。 展开更多

关键词 航空 航天推进系统 椭圆拟合 叶片前缘 最小二乘 逆向工程

下载PDF 职称材料

叶片前缘形状对涡轮气动性能的影响 被引量：11

6

作者 陈雷 陈江 +1 位作者 赵石磊 张慧 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期921-929,共9页

采用Bezier曲线控制涡轮叶片前缘形状由圆弧形改为非圆弧形,用数值计算方法研究涡轮叶片前缘形状对其气动性能影响.首先以基元叶型为研究基础,数值模拟分析、比较不同基元叶型前缘形状在不同攻角下对涡轮叶栅性能影响.对于正常运行的攻... 采用Bezier曲线控制涡轮叶片前缘形状由圆弧形改为非圆弧形,用数值计算方法研究涡轮叶片前缘形状对其气动性能影响.首先以基元叶型为研究基础,数值模拟分析、比较不同基元叶型前缘形状在不同攻角下对涡轮叶栅性能影响.对于正常运行的攻角范围(-15°～+10°),由于非圆弧形前缘表面曲率半径增大较缓,减小了前缘表面流动的法向压力梯度,抑制过度膨胀,减小由摩擦力引起的能量耗散,损失减小,且非圆弧形曲率半径越大,提高性能效果相对越好.而在非设计工况的大攻角条件下,前缘曲率半径缓慢增大将导致叶型分离更严重,损失相对增加.其次以某5级低压涡轮作为验证实例,数值研究分析认为,非圆弧形前缘形状可改善叶片前缘流动特性,提高涡轮效率,但对于远离设计点的非设计工况,由于气流攻角的大幅度改变,会带来涡轮气动性能的负面影响. 展开更多

关键词 叶片前缘 气动性能 基元叶型 低压涡轮 数值研究

原文传递

透平动叶前缘冲击-气膜复合冷却与旋流-气膜复合冷却的热流耦合对比研究 被引量：9

7

作者 刘钊 贾哲 +1 位作者 张志欣 丰镇平 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期116-125,共10页

为研究高效燃气透平叶片前缘冷却方式,针对GE-E 3高压透平第一级动叶前缘的冲击-气膜复合冷却结构进行了热流耦合数值研究,对比分析了冲击-气膜复合冷却和旋流-气膜复合冷却对动叶前缘复合冷却特性的影响。首先对5种湍流模型(标准k-ε... 为研究高效燃气透平叶片前缘冷却方式,针对GE-E 3高压透平第一级动叶前缘的冲击-气膜复合冷却结构进行了热流耦合数值研究,对比分析了冲击-气膜复合冷却和旋流-气膜复合冷却对动叶前缘复合冷却特性的影响。首先对5种湍流模型(标准k-ε模型、RNG k-ε模型、标准k-w模型、SST k-w模型、SST k-ωγ-Re_(θ)转捩模型)在求解冲击-气膜复合冷却时的精度进行了考核,然后对网格无关性进行了验证,在此基础上详细对比分析了冲击-气膜复合冷却和旋流-气膜复合冷却条件下透平动叶前缘的综合冷却效率、流场结构和叶片前缘材料内部温度分布,并研究了质量流量比、气膜孔展向角度对叶片前缘冲击-气膜复合冷却和旋流-气膜复合冷却综合冷却性能的影响。结果表明:在计算范围内,任意冷气质量流量比和气膜孔展向角度下旋流-气膜复合冷却结构叶片前缘两侧的整体平均综合冷却效率均比冲击-气膜复合冷却结构的整体平均综合冷却效率高6%以上;冲击-气膜复合冷却和旋流-气膜复合冷却结构的动叶前缘平均综合冷却效率均随着冷气质量流量比的增大而增大。 展开更多

关键词 冲击-气膜复合冷却 旋流-气膜复合冷却 叶片前缘 热流耦合

下载PDF 职称材料

涡轮叶片前缘阵列冲击冷却流动及传热特性数值研究 被引量：9

8

作者 席雷 高建民 +1 位作者 徐亮 赵振 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期430-437,共8页

本文采用SST湍流模型模拟了类前缘通道内蒸汽射流阵列冲击冷却的流动与传热特性,分析了雷诺数(Re=10000~50000)、孔径比(d/H=0.5~0.9)和孔间距比(S/H=2~6)对流动及传热性能的影响规律,得到了相应的传热和摩擦关联式。结果表明:在不同雷... 本文采用SST湍流模型模拟了类前缘通道内蒸汽射流阵列冲击冷却的流动与传热特性,分析了雷诺数(Re=10000~50000)、孔径比(d/H=0.5~0.9)和孔间距比(S/H=2~6)对流动及传热性能的影响规律,得到了相应的传热和摩擦关联式。结果表明:在不同雷诺数下,d/H从0.5到0.9变化时,通道压力损失系数降低了76%~79%,靶面平均努塞尔数降低了45%~49%;S/H从2增至6时,通道压力损失系数增加了1.64~1.92倍,靶面平均努塞尔数增加了54%~64%;增大d/H、减小S/H可有效提高类前缘通道蒸汽冲击冷却的综合热力系数。本文研究结果可为未来先进燃气轮机高温涡轮叶片蒸汽冷却结构的设计提供参考和借鉴。 展开更多

关键词 叶片前缘 冲击冷却 蒸汽冷却 流动 传热

原文传递

实际叶片前缘冲击冷却流动和换热的数值研究 被引量：9

9

作者 刘钊 丰镇平 宋立明 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期5-9,20,共6页

应用数值方法研究了射流孔径对燃汽轮机透平叶片前缘内部冲击冷却流动和换热的影响,并采用商用计算流体力学软件CFX11.0求解稳态可压时均N-S方程,且SSTκ-ω湍流模型的总体求解精度为二阶.以某典型燃汽轮机透平叶片前缘中截面拉伸的曲... 应用数值方法研究了射流孔径对燃汽轮机透平叶片前缘内部冲击冷却流动和换热的影响,并采用商用计算流体力学软件CFX11.0求解稳态可压时均N-S方程,且SSTκ-ω湍流模型的总体求解精度为二阶.以某典型燃汽轮机透平叶片前缘中截面拉伸的曲面为研究对象,同时考虑了相同射流量下的4种不同射流孔径的影响,经研究表明:在计算条件下,随着射流孔径增大,靶面上平均努塞尔数和弧长方向平均努塞尔数沿展向的分布都更为均匀,从中截面到叶顶位置的分布更是如此;靶面上的努塞尔数和弧长方向平均努塞尔数的最小值随着射流孔径的增大而增大,这说明采用大射流孔径可以有效提高冲击冷却的换热量,减小冲击冷却引起的热应力. 展开更多

关键词 射流孔径 冲击冷却 实际叶片前缘 冲击射流

下载PDF 职称材料

基于误差控制的薄壁叶片椭圆弧形前后缘建模方法 被引量：7

10

作者 程云勇 王嫔 +2 位作者 刘鹏军 陈健配 于龙 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期155-161,共7页

针对基于测量数据的发动机薄壁叶片椭圆弧形前后缘建模问题,在最小二乘法椭圆拟合的基础上,提出一种基于误差控制的叶片椭圆弧形前后缘拟合重建方法.通过设定迭代控制误差对拟合过程进行控制,当拟合误差小于等于预先设定的迭代控制误差... 针对基于测量数据的发动机薄壁叶片椭圆弧形前后缘建模问题,在最小二乘法椭圆拟合的基础上,提出一种基于误差控制的叶片椭圆弧形前后缘拟合重建方法.通过设定迭代控制误差对拟合过程进行控制,当拟合误差小于等于预先设定的迭代控制误差时迭代拟合终止,可有效地避免叶盆、叶背上的点参与拟合;提出一种考虑叶片纵向光顺要求的各截面椭圆参数调整方法,可实现前后缘椭圆参数的提取以及叶片前后缘区域光顺曲面的生成.在文中方法的基础上开发了叶片前后缘建模软件模块,并通过实测数据验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 薄壁叶片 逆向工程 叶片前缘 椭圆拟合 误差控制

下载PDF 职称材料

叶片前缘上游端壁气膜冷却试验研究 被引量：7

11

作者 蒋文程 赵志军 李树元 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期191-195,226,共6页

在低速高温风洞试验台上采用红外热成像技术研究燃气轮机叶片前缘上游端壁气膜冷却有效度,获得不同吹风比M、不同主流雷诺数下流道端壁气膜孔周围的温度分布.结果表明:随着吹风比不断增大,叶片前缘上游端壁气膜冷却效率不断提高,冷却范... 在低速高温风洞试验台上采用红外热成像技术研究燃气轮机叶片前缘上游端壁气膜冷却有效度,获得不同吹风比M、不同主流雷诺数下流道端壁气膜孔周围的温度分布.结果表明:随着吹风比不断增大,叶片前缘上游端壁气膜冷却效率不断提高,冷却范围也不断扩大;当M>1.2后,吸力面的前缘上游端壁气膜冷却范围明显大于压力面的前缘上游端壁气膜冷却范围;高雷诺数下主流的端壁气膜冷却效果优于低雷诺数下主流的端壁气膜冷却效果. 展开更多

关键词 燃气轮机 叶片前缘 端壁气膜冷却 红外热成像技术 吹风比

下载PDF 职称材料

叶片前缘两相流冲击冷却的耦合数值模拟 被引量：7

12

作者 姜玉廷 郑群 +3 位作者 罗铭聪 岳国强 董平 高杰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期443-449,共7页

为了更好地强化叶片前缘的换热,对叶片前缘进行两相流强化冲击冷却的耦合数值模拟研究。利用水滴/蒸汽冲击曲面冷却系统进行数值模拟程序的校核。在此基础上,利用欧拉-拉格朗日颗粒追踪方法对叶片前缘的两相流冲击冷却进行耦合数值研究... 为了更好地强化叶片前缘的换热,对叶片前缘进行两相流强化冲击冷却的耦合数值模拟研究。利用水滴/蒸汽冲击曲面冷却系统进行数值模拟程序的校核。在此基础上,利用欧拉-拉格朗日颗粒追踪方法对叶片前缘的两相流冲击冷却进行耦合数值研究。研究了水滴加湿量、水滴直径和水滴与壁面的作用边界条件对换热性能的影响。结果表明当加湿量从3%增加到8%时,最大的平均传热增强系数从1.671增加到4.913;水滴直径从5μm增加到20μm时,最大的平均传热增强系数从2.128降低到1.164;反弹和反弹+破碎边界条件预测的传热效果好于粘附和粘附+破碎边界条件。 展开更多

关键词 叶片前缘 两相流 冲击冷却 耦合数值模拟

下载PDF 职称材料

叶片前缘微小圆柱诱导涡对低压轴流风机气动性能的影响分析 被引量：5

13

作者 陈晓飞 黄典贵 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期31-37,共7页

为了改善轴流风机的性能,提出了一种在轴流风机叶片前缘设置微小圆柱的流动控制方法,并使用CFD软件对采用此流动控制方法的轴流风机进行了数值计算。结果表明:叶片前缘前设置微小圆柱可在一定的工况范围内提高轴流风机的性能;通过对比... 为了改善轴流风机的性能,提出了一种在轴流风机叶片前缘设置微小圆柱的流动控制方法,并使用CFD软件对采用此流动控制方法的轴流风机进行了数值计算。结果表明:叶片前缘前设置微小圆柱可在一定的工况范围内提高轴流风机的性能;通过对比叶片前缘有、无设置微小圆柱的轴流风机流场和叶片表面的边界涡通量分布发现,由于叶片前缘微小圆柱诱导涡的产生和发展改善了轴流风机内部流场,使得其性能得以提高。 展开更多

关键词 流动分离 边界涡量法 叶片前缘 微小圆柱

原文传递

叶片前缘复合冷却结构的影响分析 被引量：4

14

作者 朱延鑫 谭晓茗 +2 位作者 郭文 张靖周 桂丰 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期938-942,共5页

本文利用FLUENT软件,针对导向叶片前缘冲击+扰流元+气膜出流的复合冷却结构开展数值研究,分析了扰流元、气膜出流方式等参数对流动和换热效果的影响规律。研究结果表明:前缘腔内扰流柱的加入加强了冲击气流的扰动,提高了强化换热效果,... 本文利用FLUENT软件,针对导向叶片前缘冲击+扰流元+气膜出流的复合冷却结构开展数值研究,分析了扰流元、气膜出流方式等参数对流动和换热效果的影响规律。研究结果表明:前缘腔内扰流柱的加入加强了冲击气流的扰动,提高了强化换热效果,排数变化对冷却效果的影响不大,但流动损失随着扰流柱排数的增加而变大;相同条件下,鳍流气膜比喷淋气膜能更好地保护叶片,冷却效果好,而且随着吹风比的增大,前缘面的综合冷却效率显著提高。 展开更多

关键词 叶片前缘 冲击+扰流元+气膜 冷却效率 数值模拟

原文传递

前缘半径对钛合金叶片抗外物损伤能力影响的数值分析 被引量：4

15

作者 孙护国 李永建 叶斌 《航空发动机》 2016年第2期1-6,共6页

为分析航空发动机压气机叶片前缘半径的选取对其抗外物损伤(FOD)能力的影响,对TC4合金制成的转子叶片的外物损伤过程进行了数值模拟研究。结果表明:增大叶片前缘半径可以提高叶片抗外物损伤的能力,不同撞击速度或撞击角度下前缘半径对抗... 为分析航空发动机压气机叶片前缘半径的选取对其抗外物损伤(FOD)能力的影响,对TC4合金制成的转子叶片的外物损伤过程进行了数值模拟研究。结果表明:增大叶片前缘半径可以提高叶片抗外物损伤的能力,不同撞击速度或撞击角度下前缘半径对抗FOD的影响程度不同。叶片前缘半径对残余应力大小和分布范围大小的影响较大,对残余应力分布的趋势影响不大。 展开更多

关键词 外物损伤 数值模拟 叶片前缘 损伤尺寸 残余应力 航空发动机

下载PDF 职称材料

激光冲击强化对外物损伤叶片前缘的疲劳强度影响研究

16

作者 陆炜鑫 胡殿印 +5 位作者 鄢林 毛建兴 郭小军 单晓明 张永康 王荣桥 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期201-209,共9页

为研究激光冲击强化对某型离心叶轮外物损伤后疲劳强度的影响,设计了反映真实叶片前缘部位的特征模拟件,并结合空气炮法模拟外物损伤,对比有/无激光冲击强化模拟件的高周疲劳试验结果,发现经激光冲击强化处理后,模拟件的疲劳强度提高约... 为研究激光冲击强化对某型离心叶轮外物损伤后疲劳强度的影响,设计了反映真实叶片前缘部位的特征模拟件,并结合空气炮法模拟外物损伤,对比有/无激光冲击强化模拟件的高周疲劳试验结果,发现经激光冲击强化处理后,模拟件的疲劳强度提高约37%。同时,开展了激光冲击强化以及外物损伤后的残余应力/应变场数值仿真,结合Kitagawa-Takahashi(K-T)图法建立了考虑外物损伤与激光冲击强化的疲劳强度预测方法,与试验结果相比平均误差为7.3%,验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 离心叶轮 叶片前缘 外物损伤 激光冲击强化 疲劳强度 K-T图法

下载PDF 职称材料

大型风力机叶片前缘的雨滴冲击动力学响应机制

17

作者 张建宇 冯梦洁 +1 位作者 郭旭 杜晓钟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第21期1-11,共11页

随着近年海上风力机设计的大型化,叶片前缘的雨蚀失效问题变得愈发突出,不仅影响机组的风能转化效率,对结构的稳定运行也构成潜在威胁。采用光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics,SPH)法研究雨滴内部的本构关系,以有限元法... 随着近年海上风力机设计的大型化,叶片前缘的雨蚀失效问题变得愈发突出,不仅影响机组的风能转化效率,对结构的稳定运行也构成潜在威胁。采用光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics,SPH)法研究雨滴内部的本构关系,以有限元法(finite element method,FEM)建立叶片前缘的代表性体积单元(representative volume element,RVE)模型,两者相互耦合,研究雨滴在叶片表面形成的冲击响应过程。考虑自然降雨的实际工况,建立与降雨强度相关联的雨滴尺寸模型,以及雨滴的空间分布模型;通过单雨滴的冲击仿真,研究叶片表面冲击载荷以及雨滴内部的速度分布,从而解构雨滴冲击的物理过程,并通过冲击的应力、应变场分析,为潜在损伤区提供评价;建立多雨滴冲击的仿真模型,研究冲击应力场之间的耦合作用以及涂层表面的塑性应变累积效果。研究结果表明,水锤冲击是造成塑性应变累积的关键因素,虽然横向喷射阶段的应力响应幅值小并呈现一定的无序特征,但如果存在多雨滴耦合冲击的情况,则会在耦合区内出现应力峰值,并对叶片变形和失效存在潜在影响。 展开更多

关键词 风力机 叶片前缘 光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM)耦合模型 单雨滴冲击 多雨滴冲击

下载PDF 职称材料

涡轮叶片前缘强化旋流–气膜复合高效冷却研究

18

作者 李菲 栾勇 +1 位作者 饶宇 程宇立 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3101-3110,共10页

本文建立了GE-E3高压涡轮第一级动叶前缘复合冷却模型,利用流热固耦合传热方法数值研究了冲击–气膜复合冷却和旋流–气膜复合冷却的流动换热特性,考虑了实际主流对前缘复合冷却效果的影响。在此基础上提出了内部凸脊通道的强化旋流–... 本文建立了GE-E3高压涡轮第一级动叶前缘复合冷却模型,利用流热固耦合传热方法数值研究了冲击–气膜复合冷却和旋流–气膜复合冷却的流动换热特性,考虑了实际主流对前缘复合冷却效果的影响。在此基础上提出了内部凸脊通道的强化旋流–气膜复合冷却新型结构,分析了不同吹风比下前缘冷却模型的流场结构和传热分布。结果表明:在研究范围内,与冲击冷却相比,旋流冷却具有更均匀的传热分布和更低的压力损失;旋流在光滑内壁的冷却通道中平均努塞尔数可以提升17.6%以上,前缘平均综合冷效可以提升4.7%~7.2%,冷气端压力损失可降低4.7%~5.1%;而凸脊结构进一步强化了旋流冷却,内部冷却通道的平均努塞尔数可以显著提升37.7%以上,平均综合冷效可以提升6.1%~11.8%,压损可降低3.9%~4.1%。 展开更多

关键词 涡轮叶片前缘 冲击冷却 旋流–气膜复合冷却 冷却强化 耦合传热

原文传递

旋转对冲击射流流动及换热影响的数值研究 被引量：3

19

作者 蔡学成 李芹 +1 位作者 杨学森 董威 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期70-77,共8页

为了探究旋转对动叶前缘冲击射流流动及换热的影响机制,采用数值模拟的方法对比分析了静止条件和三种不同旋转转速下的流场结构与换热情况。结果表明:冲击靶面的平均努塞尔数随转速的增大而减小,最高转速下,靶面平均努塞尔数下降约16%... 为了探究旋转对动叶前缘冲击射流流动及换热的影响机制,采用数值模拟的方法对比分析了静止条件和三种不同旋转转速下的流场结构与换热情况。结果表明:冲击靶面的平均努塞尔数随转速的增大而减小,最高转速下,靶面平均努塞尔数下降约16%。另一方面,压力面和吸力面侧对旋转的敏感性不同。高转速下,换热的削弱主要集中在吸力面和压力面无量纲弧长s/d小于2的区域,压力面s/d大于2区域的换热略有增强;旋转对流场结构产生了明显的影响,旋转改变了射流孔的流量分配,在科氏力的作用下,射流向压力面偏转,这种特征随转速的增大而更加显著。另外,旋转通道内的离心力改变了局部横向流强度。 展开更多

关键词 旋转效应 冲击射流 动叶前缘 科氏力 流动换热

原文传递

涡轮叶片前缘旋流-气膜复合冷却内部流动传热特征实验和数值模拟 被引量：2

20

作者 阎鸿捷 陈冠江 饶宇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2287-2294,共8页

为了提高涡轮叶片前缘的冷却效率,提出了一种偏置冲击孔的旋流-气膜冷却结构。在雷诺数2×104~5×104时,对冲击孔居中和偏置分别开展实验研究和数值模拟,得到了两种结构的内部传热、流阻和流场特性。实验通过瞬态液晶热像技术... 为了提高涡轮叶片前缘的冷却效率,提出了一种偏置冲击孔的旋流-气膜冷却结构。在雷诺数2×104~5×104时,对冲击孔居中和偏置分别开展实验研究和数值模拟,得到了两种结构的内部传热、流阻和流场特性。实验通过瞬态液晶热像技术获得前缘内表面的详细努塞尔数分布,并结合数值模拟的结果分析了流场特征,对强化换热的机理做出解释。实验结果表明:叶片前缘内部旋流使总体平均努塞尔数提高4.0%~9.4%,同时压力损失降低5.6%~6.4%。数值模拟结果表明,偏置冲击孔利用叶片前缘曲率较大的结构特性产生了强烈的旋流,使高换热区的面积显著增加,改善了内部换热的均匀性。 展开更多

关键词 涡轮叶片冷却 叶片前缘 旋流-气膜冷却 数值模拟 热色液晶(TLC)

下载PDF 职称材料