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透平级小翼-凹槽叶顶耦合传热性能研究

工程热物理学报 2024年第7期45卷 1960-1969页

作者：吴琛琦李浩玉何坤晏鑫西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

采用耦合传热方法研究了透平级小翼-凹槽叶顶的冷却传热性能,分析了耦合传热对两种凹槽叶顶(传统凹槽叶顶和带压力侧小翼凹槽叶顶)和动叶表面的传热系数、净热量减小量和气膜冷却效率分布的影响。结果表明:耦合传热对凹槽叶顶和动叶表... 详细信息

采用耦合传热方法研究了透平级小翼-凹槽叶顶的冷却传热性能,分析了耦合传热对两种凹槽叶顶(传统凹槽叶顶和带压力侧小翼凹槽叶顶)和动叶表面的传热系数、净热量减小量和气膜冷却效率分布的影响。结果表明:耦合传热对凹槽叶顶和动叶表面的冷却传热性能有显著影响。与纯流动区域计算结果相比:考虑耦合传热时传统凹槽叶顶面积平均传热系数增大了6.26%、带压力侧小翼凹槽叶顶面积平均传热系数减小了1.67%;考虑耦合传热时带压力侧小翼凹槽叶顶的动叶压力面平均传热系数增大了23.73%、吸力面平均传热系数增大了2.18%。叶顶结构对叶片表面的冷却传热性能影响较小。

关键词：凹槽叶顶小翼耦合传热气膜冷却

透平级带压力侧小翼凹槽叶顶的传热与气膜冷却性能研究

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西安交通大学学报 2022年第3期56卷 147-159页

作者：吴琛琦何坤晏鑫西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

采用数值方法研究了发动机工况下燃气透平第一级动叶带压力侧小翼的凹槽叶顶冷却传热性能,分析了7种小翼结构(等截面小翼、扭曲型小翼等)对透平级气动性能与传热系数分布的影响,对比了单排气膜孔、双排气膜孔条件下传统凹槽叶顶、无压... 详细信息

采用数值方法研究了发动机工况下燃气透平第一级动叶带压力侧小翼的凹槽叶顶冷却传热性能,分析了7种小翼结构(等截面小翼、扭曲型小翼等)对透平级气动性能与传热系数分布的影响,对比了单排气膜孔、双排气膜孔条件下传统凹槽叶顶、无压力侧肩壁凹槽叶顶、带压力侧小翼凹槽叶顶的冷却传热效果。结果表明:传统凹槽叶顶槽底存在高传热区,合理的压力侧小翼结构设计能有效消除槽底高传热区、降低凹槽叶顶的平均传热系数;相对于传统凹槽叶顶,带圆角扭曲型小翼凹槽叶顶的平均传热系数下降了约16.45%。叶顶气膜孔能有效降低叶顶的平均传热系数,且双排孔结构下叶顶气膜冷却效率有明显提升。对于单排气膜冷却孔结构,带压力侧小翼凹槽叶顶气膜冷却效率优势不明显,可通过加入压力侧气膜孔提升其传热与冷却性能;在双排孔冷却结构下,带压力侧小翼凹槽叶顶平均传热系数比传统凹槽叶顶减小0.76%,比无压力侧肩壁凹槽叶顶减小7.84%,气膜冷却效率比传统凹槽叶顶增大9.13%,比无压力侧肩壁凹槽叶顶增大9.6%。

关键词：燃气轮机叶顶小翼凹槽传热气膜冷却

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射流角对带小翼凹槽叶顶冷却传热性能的影响

西安交通大学学报 2022年第7期56卷 27-37页

作者：吴琛琦何坤晏鑫西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

采用数值方法研究了发动机工况下透平级带压力侧小翼的凹槽叶顶冷却传热性能,计算获得了5种流向射流角、3种向压力侧偏转的气膜孔数量、4种向压力侧偏转的射流角布置时的带小翼凹槽叶顶的传热系数与气膜冷却效率,实现了带小翼凹槽叶顶... 详细信息

采用数值方法研究了发动机工况下透平级带压力侧小翼的凹槽叶顶冷却传热性能,计算获得了5种流向射流角、3种向压力侧偏转的气膜孔数量、4种向压力侧偏转的射流角布置时的带小翼凹槽叶顶的传热系数与气膜冷却效率,实现了带小翼凹槽叶顶冷却传热性能的提升。研究结果表明:倾斜的冷却射流能有效提升透平级带压力侧小翼凹槽叶顶的传热与冷却性能;随着流向射流角的增大,叶顶传热系数先减小后增大,当流向射流角为120°时,相对于竖直射流,叶顶面积平均传热系数减小了28.26%、气膜冷却效率增大了33.86%;靠近前缘的5个中弧线冷却孔向压力侧偏转能改善凹槽前部的冷却性能,与所有中弧线冷却孔均向吸力侧偏转的方案相比,叶顶面积平均传热系数减小15.65%、气膜冷却效率增大9.51%;当靠近前缘的5个中弧线冷却孔向压力侧偏转的角度为60°时,小翼叶顶的冷却传热性能最佳,与竖直射流相比,其面积平均传热系数减小38.84%、气膜冷却效率增大42.24%,且冷却流对带小翼凹槽叶顶覆盖的均匀性显著提高。

关键词：燃气透平凹槽叶顶小翼传热气膜冷却射流角

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小翼对风力机气动性能的影响

太阳能学报 2014年第2期35卷 183-189页

作者：沈昕陈进格刘鹏寅竺晓程杜朝辉上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

采用升力面法作为风力机气动性能预测模型对以美国国家新能源实验室NREL Phase VI风力机叶片为原型加装相应小翼的风力机进行气动性能预测与分析。结果表明加装小翼可在提高风力机功率输出的同时有效控制叶片载荷,降低风力机各部件的强... 详细信息

采用升力面法作为风力机气动性能预测模型对以美国国家新能源实验室NREL Phase VI风力机叶片为原型加装相应小翼的风力机进行气动性能预测与分析。结果表明加装小翼可在提高风力机功率输出的同时有效控制叶片载荷,降低风力机各部件的强度要求从而有效控制风力机各部件成本。

关键词：风力机小翼气动性能升力面法自由尾迹法

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变几何涡轮叶栅叶端小翼的气动性能

航空学报 2016年第12期37卷 3615-3624页

作者：高杰郑群刘鹏飞魏明哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001

针对大子午扩张变几何涡轮在可调静叶转动时旋转轴端严重恶化端区流场的问题,提出在可调静叶的机匣端部应用小翼结构的方法以克服这一问题并减少叶端间隙泄漏流动。应用数值方法和标准k-ω两方程湍流模型,并结合低速风洞试验,首先研究... 详细信息

针对大子午扩张变几何涡轮在可调静叶转动时旋转轴端严重恶化端区流场的问题,提出在可调静叶的机匣端部应用小翼结构的方法以克服这一问题并减少叶端间隙泄漏流动。应用数值方法和标准k-ω两方程湍流模型,并结合低速风洞试验,首先研究了可调静叶栅小翼端部流场及损失分布,并考虑了可调静叶转动的影响,随后给出了叶端凹槽状小翼结构,并评估了其气动性能以及对间隙变化的敏感性。研究结果表明:在可调静叶栅中应用叶端小翼不但可以避免可调静叶转动时旋转轴端恶化端区流场,还降低了叶端间隙泄漏驱动力,从而使得可调静叶在所有转角下都具有较好的端区流动性能,并且叶端小翼结合凹槽结构可以进一步减少间隙泄漏,总体上可调静叶栅总压损失系数降低了8.9%。

关键词：变几何涡轮小翼凹槽气动损失叶栅

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后缘小翼对垂直轴风力机风轮振动频率的影响

太阳能学报 2020年第10期41卷 317-322页

作者：陈涛陈永艳高志鹰郭少真汪建文内蒙古工业大学能源与动力工程学院呼和浩特010051 风能太阳能利用技术教育部重点实验室呼和浩特010051

探索添加不同后缘小翼对垂直轴风力机风轮振动频率的影响规律,采用可编程直流负载箱施加固定负载及运用数字变频技术调节风洞不同来流风速的方式对风力机进行动态测试,通过PULSE 21.0振动测试系统对风轮动频信号进行间接采集。对实验数... 详细信息

探索添加不同后缘小翼对垂直轴风力机风轮振动频率的影响规律,采用可编程直流负载箱施加固定负载及运用数字变频技术调节风洞不同来流风速的方式对风力机进行动态测试,通过PULSE 21.0振动测试系统对风轮动频信号进行间接采集。对实验数据进行分析处理发现,随着风轮转速的增大,添加相同类型小翼的叶片一阶、二阶振动频率增幅会随小翼尺寸的增大而增加;添加扇型小翼的叶片振型频率的增幅比流线型小翼(相同尺寸)的叶片振型频率的增幅大;添加尺寸较大小翼的叶片二阶振型频率更易超过尺寸较小小翼的叶片振型频率。

关键词：风力机模态分析振动频率垂直轴风轮小翼风洞

不同小翼对H型垂直轴风力机叶片压力分布的影响

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太阳能学报 2015年第11期36卷 2810-2815页

作者：杨从新李寿图王秀勇兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050

以翼型为NACA0012的单叶片H型垂直轴风力机为研究对象,采用数值模拟的研究方法,分析叶片两端未安装小翼和安装3种不同叶尖小翼对H型垂直轴风力机叶片表面压力分布和叶尖涡的影响。结果表明:安装小翼均可提高H型垂直轴风力机的最大转矩系... 详细信息

以翼型为NACA0012的单叶片H型垂直轴风力机为研究对象,采用数值模拟的研究方法,分析叶片两端未安装小翼和安装3种不同叶尖小翼对H型垂直轴风力机叶片表面压力分布和叶尖涡的影响。结果表明:安装小翼均可提高H型垂直轴风力机的最大转矩系数,其中安装Winglet可提高H型垂直轴风力机起动力矩;增加叶尖小翼均对消除叶尖涡有利;H型垂直轴风力机叶片两端安装Winglet小翼较其他两种小翼效果好。

关键词：垂直轴风力机小翼叶尖涡 CFD

压力面侧小翼结构对凹槽叶顶冷却传热性能的影响

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西安交通大学学报 2017年第7期51卷 51-56页

作者：黄琰晏鑫何坤李军丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

采用数值计算方法对带压力侧小翼凹槽叶顶附近的流动、传热和冷却特性进行了研究,计算获得了无气膜孔、单排气膜孔和双排气膜孔3种孔分布条件下叶顶区域的流场结构、传热系数和气膜冷却有效度,并与常规凹槽叶顶和无压力侧肩壁凹槽叶顶... 详细信息

采用数值计算方法对带压力侧小翼凹槽叶顶附近的流动、传热和冷却特性进行了研究,计算获得了无气膜孔、单排气膜孔和双排气膜孔3种孔分布条件下叶顶区域的流场结构、传热系数和气膜冷却有效度,并与常规凹槽叶顶和无压力侧肩壁凹槽叶顶的冷却传热性能进行了比较。结果表明:与常规和无压力侧肩壁凹槽叶顶相比,带压力侧小翼凹槽叶顶具有更优的气动、传热和冷却性能;带压力侧小翼凹槽叶顶的总压损失与无压力侧肩壁凹槽叶顶的相近,比常规凹槽叶顶的低约10%;在3种孔分布条件下,带压力侧小翼凹槽叶顶的平均传热系数均最小,平均气膜冷却有效度最大。气膜孔分布影响了带压力侧小翼凹槽叶顶冷却流的作用范围,带压力侧小翼凹槽叶顶中弧线处的冷却流覆盖了凹槽底部吸力面侧区域,小翼处的冷却流能较好地冷却小翼和凹槽底部压力面侧区域。该结果可为增强凹槽叶顶的冷却传热性能提供参考。

关键词：小翼凹槽叶顶传热气膜冷却总压损失

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风力机叶尖加小翼流场的试验研究

工程热物理学报 2009年第10期30卷 1662-1664页

作者：东雪青汪建文韩晓亮高志鹰刘冬冬新吉勒图仇连君内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051

叶尖加小翼可以提高风力机的功率系数.本文在风洞开口试验段利用PIV技术,对旋转风力机叶尖加装V型小翼时叶片和小翼周围的流场进行了实验研究.比较加小翼和不加小翼时的流场图,发现加上小翼后,叶尖部分的流场得到了改善,小翼对风力机的... 详细信息

叶尖加小翼可以提高风力机的功率系数.本文在风洞开口试验段利用PIV技术,对旋转风力机叶尖加装V型小翼时叶片和小翼周围的流场进行了实验研究.比较加小翼和不加小翼时的流场图,发现加上小翼后,叶尖部分的流场得到了改善,小翼对风力机的主要影响范围是从截面r/R=0.86到1.04之间,约占主叶片长度的14%左右.

关键词：风力机小翼 PIV试验