基于速度梯度张量特征值的陷窝内旋涡分析

刘静; 李杰; 张恒

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基于速度梯度张量特征值的陷窝内旋涡分析

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摘要

作为一种新型的涡流发生器,陷窝具有流动阻力小、综合传热性能高的特点,是现代高性能涡轮叶片内部冷却新技术.旋涡的定量分析是陷窝强化传热优化设计的重要依据.针对在不同陷窝模型下的旋涡结构、分离方式和背景压力变化引起的旋涡强度无法定量分析的问题,本文提出采用涡核速度和涡核速度梯度张量特征值来定量分析旋涡的方法.通过采用涡核处局部坐标系表示的速度矢量和速度梯度张量,得到了涡核的轴向速度、径向速度、旋转角速度、轴向加速度和径向加速度,并在此基础上简化出了用最大轴向速度、最大轴向加速度和最大旋转角速度综合表示的旋涡强度的定量分析方法.用该方法分析了不同深宽比陷窝诱导的旋涡结构,随着深宽比的增大,最大轴向速度、最大轴向加速度和最大旋转角速度均呈现明显的增大趋势,旋涡强度增大.研究表明此方法具有数据处理简单、通用性强、不受分离方式限制、不受背景压力影响的特点,且提取到的数据具有明确的物理意义,适用于各类旋涡定量分析.

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来源
《力学学报》 |2019年第3期|826-834|共9页
作者
刘静; 李杰; 张恒;
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作者单位

西北工业大学航空学院;

西安710072;

西北工业大学航空学院;

西安710072;

西北工业大学航空学院;

西安710072;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类流体动力学;空气动力学;
关键词
陷窝; 旋涡分析; 速度梯度张量; 旋转角速度; 旋涡强度;

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