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层板冷却涡轮叶片前缘内部流动与传热特性实验

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航空动力学报 2014年第2期29卷 241-249页

作者：胡娅萍卢元丽吉洪湖王鸣南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所沈阳110015

基于相似理论,对简化的层板冷却涡轮叶片前缘放大模型内部的流动与传热特性进行实验研究,对比了无绕流柱和带菱形扰流柱两种实验模型的流动阻力系数、靶面温度和表面传热系数的分布.实验中采用红外热像技术测量换热面的温度,采用ANSYS... 详细信息

基于相似理论,对简化的层板冷却涡轮叶片前缘放大模型内部的流动与传热特性进行实验研究,对比了无绕流柱和带菱形扰流柱两种实验模型的流动阻力系数、靶面温度和表面传热系数的分布.实验中采用红外热像技术测量换热面的温度,采用ANSYS软件计算换热面的局部热流密度.结果表明:两种模型的流动阻力随进气雷诺数逐渐增大,带菱形扰流柱模型的流动阻力总体上较大;靶面局部表面传热系数的分布特征基本相同,带菱形扰流柱模型的局部表面传热系数比无扰流柱模型的稍高;靶面平均表面传热系数的差别很小,相同进气雷诺数下带菱形扰流柱模型的平均表面传热系数值最多大7%.

关键词：层板涡轮叶片前缘扰流柱流动阻力表面传热系数

湍流模型对发动机排气系统流场和红外辐射特征计算的影响

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航空动力学报 2012年第11期27卷 2414-2420页

作者：胡娅萍吉洪湖白涛涛南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航空工业集团公司中国空空导弹研究院河南洛阳471009

计算分析了采用k-ωSST(shear-stress transport)模型、RNG(renormalization group)k-ε模型配合标准壁面函数(RNGk-ε+标准壁面函数)、RNGk-ε模型配合增强型壁面函数法(RNGk-ε+增强壁面函数)3种湍流模拟方法,对典型涡扇发动机轴对称... 详细信息

计算分析了采用k-ωSST(shear-stress transport)模型、RNG(renormalization group)k-ε模型配合标准壁面函数(RNGk-ε+标准壁面函数)、RNGk-ε模型配合增强型壁面函数法(RNGk-ε+增强壁面函数)3种湍流模拟方法,对典型涡扇发动机轴对称收敛喷管排气系统流场、温度场、组分质量浓度场及红外辐射特征计算结果的影响.研究表明:对于这3种方法,排气系统腔体内壁面压力分布基本一致;但在温度场、组分质量浓度分布以及红外辐射特征方面的差别较大.RNGk-ε+增强壁面函数计算得到的内涵壁面与燃气流的温度、CO2与H2O的质量浓度和红外辐射强度值最大,RNGk-ε+标准壁面函数的计算结果其次,而k-ωSST模型的计算结果最小.通过与试验结果对比,发现k-ωSST模型对排气系统红外辐射特征的模拟更加合理一些.

关键词：湍流模型壁面函数排气系统流场红外辐射

孔排布方式对多斜孔壁火焰筒传热特性影响的数值研究

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推进技术 2013年第5期34卷 638-643页

作者：胡娅萍吉洪湖郑妹张勃南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 中国航空工业集团公司南京机电液压工程研究中心江苏南京211102

为了探寻高效的冷却技术,将多斜孔壁冷却结构应用于燃烧室火焰筒中,在实际工作条件下,对三种孔排布方式的火焰筒冷却特性进行了数值模拟。研究了斜排孔阵的周向偏移量H相对周向孔间距p的变化(模型A:H/p=0.2;模型B:H/p=0.4;模型C:H/p=0.5... 详细信息

为了探寻高效的冷却技术,将多斜孔壁冷却结构应用于燃烧室火焰筒中,在实际工作条件下,对三种孔排布方式的火焰筒冷却特性进行了数值模拟。研究了斜排孔阵的周向偏移量H相对周向孔间距p的变化(模型A:H/p=0.2;模型B:H/p=0.4;模型C:H/p=0.5)对冷却特性的影响。计算结果表明,在燃烧室进口条件相同时,H/p的变化对总冷却用气量的影响很小,但对火焰筒的传热特性有明显影响,模型C的冷却效果优于模型A和B,并且火焰筒出口的温度分布不均匀系数ε较小。

关键词：多斜孔壁冷却孔排布火焰筒燃烧室

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孔阵排列疏密度对致密多孔壁冷却效果的影响

推进技术 2005年第1期26卷 28-33页

作者：胡娅萍吉洪湖南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

为了获得气膜孔阵排列的疏密度对致密多孔壁冷却效果的影响规律, 分别对四种疏密度排列下的平板热侧面上的冷却效果进行了数值模拟研究。各物理模型通过改变气膜孔径大小和孔间距得到不同的孔阵排列疏密度。为了便于相互比较, 各计算模... 详细信息

为了获得气膜孔阵排列的疏密度对致密多孔壁冷却效果的影响规律, 分别对四种疏密度排列下的平板热侧面上的冷却效果进行了数值模拟研究。各物理模型通过改变气膜孔径大小和孔间距得到不同的孔阵排列疏密度。为了便于相互比较, 各计算模型的边界条件完全相同, 而且平板气膜孔区单位面积上冷气流量均相等。计算结果显示: 在一定的范围内, 孔阵排列的疏密度越大, 冷却效果越好。在热侧面上的气膜孔区及其下游区, 致密多孔壁的冷却效果都非常好, 比同等条件下常规气膜冷却的效果好得多。

关键词：航空发动机疏密度致密多孔壁冷却薄膜冷却

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基于多孔介质的指尖密封各向异性传热模型

航空动力学报 2017年第11期32卷 2585-2595页

作者：王强胡娅萍吉洪湖南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

在指尖密封多孔介质流动模型的基础上,将指尖密封片之间的接触传热附加于固体导热之中,之后通过对密封固体结构与结构内流体的耦合各向异性传热进行理论分析,建立了指尖密封各向异性传热数学模型;基于商业软件Fluent中的用户自定义标量(... 详细信息

在指尖密封多孔介质流动模型的基础上,将指尖密封片之间的接触传热附加于固体导热之中,之后通过对密封固体结构与结构内流体的耦合各向异性传热进行理论分析,建立了指尖密封各向异性传热数学模型;基于商业软件Fluent中的用户自定义标量(UDS)方程功能,开发了多孔介质各向异性传热数值计算模块,并数值模拟了指尖密封结构内的流动与传热特性。结果表明:指梁与指尖靴区域的各向异性有效导热系数张量与孔隙率、径向和周向位置以及轴向接触热阻等因素相关;指尖密封最高温度出现在指尖靴与转子接触面的略下游处;与各向同性传热模型相比,采用各向异性传热模型时,指梁下部和指尖靴区域沿径向和轴向存在较大温度梯度,但温度沿周向的变化两者均很小;泄漏量随着压差的增加逐渐增大,随着转子转速的增加基本不变;指尖密封最高温度值随着压差的增加逐渐减小,随着转子转速的增加逐渐增大。

关键词：指尖密封自定义标量(UDS) 多孔介质各向异性传热温度场

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超声速飞行器综合热管理系统优化设计

推进技术 2022年第1期43卷 44-54页

作者：唐玫吉洪湖胡娅萍西北工业大学图书馆陕西西安710072 南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

针对飞行器超声速巡航时遭受机体外部气动加热与辐射换热的情况,提出了一套综合考虑燃油系统、冲压空气与消耗性冷却剂制冷系统及热防护系统的超声速飞行器综合热管理系统;基于二阶多项式响应面代理模型技术建立了综合热管理系统优化设... 详细信息

针对飞行器超声速巡航时遭受机体外部气动加热与辐射换热的情况,提出了一套综合考虑燃油系统、冲压空气与消耗性冷却剂制冷系统及热防护系统的超声速飞行器综合热管理系统;基于二阶多项式响应面代理模型技术建立了综合热管理系统优化设计流程,并针对典型的超声速飞行包线,以热防护层厚度、回油质量流量以及消耗性相变冷却剂质量流量为设计变量,以燃烧室进口燃油温度为约束条件,以变量引起的起飞重量增量及其燃油质量代偿损失最小为设计目标,采用自适应模拟退火算法对热管理系统进行了优化设计。结果表明:采用二阶多项式响应面代理模型计算的结果与仿真计算结果的误差低于2%;在本文选取的设计变量取值范围内,最优方案倾向于热防护层厚度和冷却剂质量流量取最小值而回油质量流量取中间值,且最优方案较第一组初始方案就目标函数而言减重约16%。

关键词：超声速巡航综合热管理燃油质量代偿损失代理模型优化设计

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致密微孔壁复合冷却对流换热系数研究

工程热物理学报 2005年第3期26卷 489-491页

作者：陈焱吉洪湖胡娅萍南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

本文采用数值模拟的方法研究了吹风比M和孔阵排列偏转角γ对致密微孔壁复合冷却热侧壁面上对流换热系数的影响。分析比较了在M=0.50-2.0、γ=10°-35°几种情况下的对流换热系数。结果表明:M越大,对流换热系数越低。在气膜孔区内的上游... 详细信息

本文采用数值模拟的方法研究了吹风比M和孔阵排列偏转角γ对致密微孔壁复合冷却热侧壁面上对流换热系数的影响。分析比较了在M=0.50-2.0、γ=10°-35°几种情况下的对流换热系数。结果表明:M越大,对流换热系数越低。在气膜孔区内的上游部分γ对斜排对流换热系数影响不很明显,在中下游部分斜排模型的对流换热系数比常规错排模型低。

关键词：致密微孔壁冷却对流换热系数吹风比偏转角

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平壁气膜冷却流场与温度场的协同分析

工程热物理学报 2004年第1期25卷 94-96页

作者：胡娅萍吉洪湖南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

本文对不同的二次流射角的绝热平壁气膜冷却流场的速度、温度和壁面有效温比的分布进行了数值研究。计算中二次流的射角分别取为0°、30°和90°,二次流和主流在进口处的吹风比约为1.07。典型算例的计算结果还与实验结果进行了对照,它... 详细信息

本文对不同的二次流射角的绝热平壁气膜冷却流场的速度、温度和壁面有效温比的分布进行了数值研究。计算中二次流的射角分别取为0°、30°和90°,二次流和主流在进口处的吹风比约为1.07。典型算例的计算结果还与实验结果进行了对照,它们的变化趋势是相同的。计算结果表明可以用速度场与温度场的协同关系解释气膜冷却效果的变化规律。

关键词：场协同绝热平壁气膜冷却

基于场协同理论的航空发动机冷却结构传热特性的数值研究

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基于场协同理论的航空发动机冷却结构传热特性的数值研究

作者：胡娅萍南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文依据经典强化传热理论和场协同理论对二维、三维气膜冷却及致密多孔壁复合冷却的流场和温度场的特性进行了数值模拟研究。首先在二维狭缝射流气膜冷却流场的数值分析中，本文研究了在不同的二次流入射角α和吹风比M条件下的绝热平... 详细信息

本文依据经典强化传热理论和场协同理论对二维、三维气膜冷却及致密多孔壁复合冷却的流场和温度场的特性进行了数值模拟研究。首先在二维狭缝射流气膜冷却流场的数值分析中，本文研究了在不同的二次流入射角α和吹风比M条件下的绝热平壁气膜冷却流场中的速度、温度和壁面有效温比的分布，重点探讨了α与M对冷却效率的影响，并通过场协同理论解释了气膜冷却效率的变化规律。然后对三维单排离散孔的气膜冷却流场传热特性进行了数值模拟，主要研究了二次流入射角α对气膜冷却效果的影响，并分析了计算结果的场协同性。最后建造了对流—致密多孔壁—气膜复合冷却模型，分别研究了吹风比M、冷气流入射角α和孔间距p及孔排距s对流场和冷却效率的影响，通过比较得出了最佳的冷却结构方案，并进行了场协同验证。本文的研究工作对于在航空发动机高温部件的冷却中发展基于流场调节的高效低阻的冷却技术有较大的意义。

关键词：气膜冷却场协同致密多孔壁