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不同形式S形肋在双路出气涡轮叶片中的流动换热特性研究

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在涡轮叶片冷却领域,对于斜肋、直肋、间断肋以及各种高性能肋片在不同宽高比矩形通道中的换热研究已经有了相当多的积累,但对于S形肋的研究还有所欠缺,特别是不同形式S形肋之间的比较相对较少.本文采用数值分析的方法在双路出气涡轮叶片中建立多种几何模型,包括沿流向排布的S形肋、相对肋宽度为2和3的S形肋以及间断S形肋4种肋形式共10种模型,数值计算采用的湍流模型是realizable k-ε,流体域工质为空气,相关参数选择300K空气的物性参数,第三腔采用等热流密度整体加热,热流密度为900W/m2,入口为质量流量入口,相对应的雷诺数为6000-21100共6组工况,出口为压力出口,各项收敛残差均设为10-5.本文通过对比10种模型的流场、湍流动能以及温度分布展示了不同形式的S形肋对尾缘通道流动换热特性的不同影响,并使用努塞尔数比、摩擦因子比以及综合热性能参数为标准对这10种模型的换热改善能力、压力损失以及综合热性能进行评估.研究结果表明:沿流向排布的S形肋主要起导流作用,无法控制气流的流动,因此其压力损失较小,在本身流动状况较为均匀的通道中能够得到较好的应用,但并不适合本文中的流动状况;相对肋宽度为3的S形肋在综合换热能力上要比相对肋宽度为2的S形肋高15.4％;随着间断长度的缩小,间断形S肋的综合热性能逐渐增加,并接近不间断肋.

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来源
《第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛》|2021年|2210-2218|共9页
会议地点成都
作者
孙一谦; 刘俊杰; 魏邦; 孟玉航; 郑光华;
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作者单位

中国科协航空发动机产学联合体;

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会议组织
正文语种
原文格式 PDF
中图分类构造;
关键词
燃气轮机; 涡轮叶片; S形肋; 流动换热特性;

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