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交叉扭转椭圆冷却通道流动和换热研究

工程热物理学报 2019年第11期40卷 2526-2531页

作者：肖坤汪翔宇丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所陕西省叶轮机械及动力装备工程实验室

本文基于场协同理论,提出了一种可用于燃气透平叶片内部冷却的交叉扭转椭圆形截面内部冷却通道,其基本原理在于通过椭圆形截面通道的交叉扭转,能够实现纵向二次涡的产生,从而强化透平叶片的内部冷却。结合Fluent软件,对该通道内的流动... 详细信息

本文基于场协同理论,提出了一种可用于燃气透平叶片内部冷却的交叉扭转椭圆形截面内部冷却通道,其基本原理在于通过椭圆形截面通道的交叉扭转,能够实现纵向二次涡的产生,从而强化透平叶片的内部冷却。结合Fluent软件,对该通道内的流动阻力和换热特性进行了计算,并在此基础上分析了交叉扭转角度和长短轴长度比对通道内部流动和换热特性的影响。结果表明:交叉扭转椭圆截面通道使内部冷却显著强化,而流阻增加较少,计算工况下同功耗下的强化换热指标可达1.5;通道的最佳扭转角度范围宽广,实际应用中交叉扭转角度可以在45°~90°之间灵活选取;通道截面的最佳长短轴长度比为1.3~1.5。

关键词：交叉扭转椭圆冷却通道燃气透平叶片

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核热推进冷却通道热工特性影响因素研究

工程热物理学报 2018年第12期39卷 2745-2748页

作者：艾青王帅吴家欢张昊春夏新林哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

固体核燃料与推进剂之间的换热设计是核热推进系统的核心技术.本文建立了核热推进冷却通道的传热模型,通过与公开文献对比,验证了数值仿真方法的准确性与可靠性,并分析了核热推进冷却通道几何参数、质量流量等参数对传热的影响。研究结... 详细信息

固体核燃料与推进剂之间的换热设计是核热推进系统的核心技术.本文建立了核热推进冷却通道的传热模型,通过与公开文献对比,验证了数值仿真方法的准确性与可靠性,并分析了核热推进冷却通道几何参数、质量流量等参数对传热的影响。研究结果显示,工质质量流量增加会引起出口温度降低和入口压力增高;冷却通道直径增加会引起出口温度降低和吐口压力降低;六棱柱流道换热效果优于圆柱通道.

关键词：核热推进冷却通道传热数值模拟

热泳力作用下柴油机微粒在冷却通道中沉降规律研究

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内燃机学报 2007年第3期25卷 247-251页

作者：付娟宁智姜大海李军卢晓北京交通大学机电工程学院北京100044

对热泳力作用下柴油机微粒在冷却通道中的沉降规律进行了研究。推导建立了热泳沉降率数学模型,在此基础上分析了在热泳力作用下,微粒大小、排气流速、排气与壁面温差以及通道尺度等因素对柴油机微粒在冷却通道中热泳沉降率的影响规律。... 详细信息

对热泳力作用下柴油机微粒在冷却通道中的沉降规律进行了研究。推导建立了热泳沉降率数学模型,在此基础上分析了在热泳力作用下,微粒大小、排气流速、排气与壁面温差以及通道尺度等因素对柴油机微粒在冷却通道中热泳沉降率的影响规律。研究结果表明,热泳力对柴油机微粒具有一定的脱除作用,通过合理设计和控制冷却通道的结构和运行参数,可以有效地提高柴油机微粒在冷却通道中的沉降率。热泳沉降技术为柴油机微粒的净化以及柴油机微粒分布的改善提供一条有效的途经。

关键词：热泳柴油机微粒冷却通道沉降率

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聚变堆偏滤器冷却通道结构优化分析

原子能科学技术 2015年第7期49卷 1273-1279页

作者：钱新元宋云涛叶民友彭学兵陈培铭中国科学技术大学核科学技术学院安徽合肥230026 中国科学院等离子体物理研究所安徽合肥230031

偏滤器作为直接面向等离子体的内部部件之一,其表面承受的热流密度很高。为提高其冷却通道的冷却能力,降低此部件面向等离子体面边缘的温度,从改变冷却通道截面形状的角度提出了不同的改进方案,并采用理论计算与有限元仿真对原始设计和... 详细信息

偏滤器作为直接面向等离子体的内部部件之一,其表面承受的热流密度很高。为提高其冷却通道的冷却能力,降低此部件面向等离子体面边缘的温度,从改变冷却通道截面形状的角度提出了不同的改进方案,并采用理论计算与有限元仿真对原始设计和改进方案进行了流体、热和结构分析。结果表明:在冷却通道的横截面积不变的情况下,随着湿周周长的增加,冷却能力有所提高,钨边缘的局部温度过高得到改善;但冷却通道形状的变化出现应力集中现象,通过提高长宽比可适当提高其在材料应力限值下所能承受的稳态运行的热流密度。这些优化分析结果可为聚变堆偏滤器冷却结构的设计提供理论参考。

关键词：偏滤器冷却通道应力集中优化分析

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燃气轮机透平叶片冷却通道传热特性研究进展

中国电机工程学报 2017年第6期37卷 1711-1720页

作者：谢永慧景祺张荻申仲旸姜伟西安交通大学能源与动力工程学院陕西省西安市710049

燃气轮机透平叶片冷却通道的设计及开发对燃气轮机效率、运行安全性等具有重要意义,透平叶片冷却通道的传热特性研究是透平叶片中的重要领域。文中首先总结了透平叶片中典型U型通道中扰流冷却的研究现状:在U型通道中布置肋片、针状翅片... 详细信息

燃气轮机透平叶片冷却通道的设计及开发对燃气轮机效率、运行安全性等具有重要意义,透平叶片冷却通道的传热特性研究是透平叶片中的重要领域。文中首先总结了透平叶片中典型U型通道中扰流冷却的研究现状:在U型通道中布置肋片、针状翅片、球窝/球凸及组合传热结构是重要的冷却方式,研究已深入至多种组合传热结构及旋转通道传热的层面;其次总结了冷却通道与气膜孔结构耦合传热的研究现状,气膜孔的布置改变了冷却通道内的原流场结构及传热特性,布置肋片、球窝等强化传热结构并与气膜孔相耦合时的流动及传热特性是目前研究的重点;最后总结了内部冷却与外部冷却相耦合时的传热特性,如叶片尾缘劈缝叶背面区域的气膜冷却与对流传热共同作用,指出该耦合传热过程是透平叶片中的重要现象。通过对透平叶片冷却通道传热特性的研究综述,指出在组合传热结构与气膜孔等相互耦合时的冷却通道传热特性还有较多的研究内容需要扩充,同时考虑适用于冷却通道的低阻高效强化传热结构也是目前关注的一大重点。

关键词：燃气轮机透平叶片冷却通道传热特性阻力特性耦合结构

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涡轮叶片竹节孔冷却通道电解加工实验研究

材料科学与工艺 2009年第6期17卷 785-788,792页

作者：王明环朱荻彭伟浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310032 南京航空航天大学机电学院南京210016

为了改善发动机的性能,提出了在发动机叶片上加工竹节状冷却孔的方法,以提高冷却效果.针对竹节孔加工的特点,构建了竹节孔电解加工实验系统,该系统包括工具阴极制作模块、夹具模块、电解液模块、运动控制模块和电源模块等.采用电解反拷... 详细信息

为了改善发动机的性能,提出了在发动机叶片上加工竹节状冷却孔的方法,以提高冷却效果.针对竹节孔加工的特点,构建了竹节孔电解加工实验系统,该系统包括工具阴极制作模块、夹具模块、电解液模块、运动控制模块和电源模块等.采用电解反拷法制作竹节孔加工工具阴极,并将其应用于竹节孔加工中,加工效率明显提高.同时对实验过程中的各种工艺参数,如加工电压、实验材料、电解液种类对竹节孔成形的影响进行分析,实现竹节孔稳定加工.

关键词：竹节孔冷却通道成形电极电解加工

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基于响应面的涡轮叶片冷却通道设计优化

航空学报 2009年第9期30卷 1630-1634页

作者：虞跨海杨茜倪俊岳珠峰西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072 西北工业大学材料学院陕西西安710072

基于响应面近似技术,对涡轮冷却叶片的气动和传热性能进行了设计优化。以冷却通道肋的位置为设计变量,采用拉丁超立方抽样在变量设计空间里选取样本点,根据样本点建立叶片计算模型,采用流-热耦合分析方法得到叶片气动与传热性能参数,拟... 详细信息

基于响应面近似技术,对涡轮冷却叶片的气动和传热性能进行了设计优化。以冷却通道肋的位置为设计变量,采用拉丁超立方抽样在变量设计空间里选取样本点,根据样本点建立叶片计算模型,采用流-热耦合分析方法得到叶片气动与传热性能参数,拟合得到叶片壁面最高温度、平均温度和总压损失关于设计变量的四阶响应面近似模型。采用响应面模型动态修正技术,进行了回流式冷却通道的设计优化,得到了优化解,减少了总压损失,使叶片最高温度下降了24.5K,叶片壁面平均温度下降了34.4K。

关键词：航空发动机响应面冷却通道优化耦合分析涡轮叶片

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模拟涡轮叶片冷却通道的热驱动实验研究

航空动力学报 2005年第5期20卷 813-817页

作者：杨敏常海萍房治有南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

在新型超级冷却技术机理研究的基础上,采用模拟涡轮叶片冷却通道的物理模型,对新型超级冷却热驱动换热特性展开实验研究。主要研究了旋转条件下,新型超级冷却的主要影响因素和热驱动换热特性。通过实验研究,结果表明:旋转速度、热流密... 详细信息

在新型超级冷却技术机理研究的基础上,采用模拟涡轮叶片冷却通道的物理模型,对新型超级冷却热驱动换热特性展开实验研究。主要研究了旋转条件下,新型超级冷却的主要影响因素和热驱动换热特性。通过实验研究,结果表明:旋转速度、热流密度和冷气进口速度对新型超级冷却具有显著的影响,并且随着它们的增大,新型超级冷却的换热效果有不同程度的提高。

关键词：航空、航天推进系统热驱动旋转换热系数冷却通道

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层板推力室再生冷却通道的传热特性分析

推进技术 2001年第4期22卷 290-294页

作者：牛禄程惠尔上海交通大学动力与能源工程学院上海200030

提出液体火箭发动机层板推力室再生冷却通道传热过程的数理模型。采用通用形式控制方程处理冷却剂紊流换热和通道材料导热的共轭传热问题 ,计算采用LVEL紊流模型 ,并考虑冷却剂 (氢 )的热物性参数随温度和压力的变化及层板材料热物性随... 详细信息

提出液体火箭发动机层板推力室再生冷却通道传热过程的数理模型。采用通用形式控制方程处理冷却剂紊流换热和通道材料导热的共轭传热问题 ,计算采用LVEL紊流模型 ,并考虑冷却剂 (氢 )的热物性参数随温度和压力的变化及层板材料热物性随温度的变化。结果表明 ,采用大高宽比、小气壁厚度的通道设计 ,可显著提高再生冷却能力 ,降低室壁温度和温差。采用对流换热系数和热物性为常数的简化处理会引起很大误差。

关键词：液体推进剂火箭发动机层板再生冷却推力室冷却通道传热特性数理模型流通高宽比气壁厚度