尾缘开缝透平叶片内流动传热特性研究

采用带转捩的SSTk-ω湍流模型,计算获得了不同来流条件和冷气质量流量比条件下,尾缘开缝透平叶片内的总压损失和传热系数,分析了尾缘开缝结构对叶片表面流动传热性能的影响,并与实验数据进行对比,验证了数值方法的有效性和精度。计算结果表明:与常规叶片相比,尾缘开缝叶片在冷气质量流量比为1.3%、2.6%和5.2%时,叶片吸力面喉部区域压力系数分别增大了0.1、0.15和0.2左右,出口气流角分别增大了0.3°、0.4°和0.5°左右;尾缘开缝结构对叶片表面对流换热系数的影响区域主要位于吸力面喉部下游,与冷气质量流量比为1.3%的工况相比,尾缘开缝叶片在冷气质量流量比为2.6%和5.2%时,叶片尾缘吸力面侧对流换热系数分别增大了3%和5%左右;开缝壁面上压力及对流换热系数均随着冷气质量流量比的增大逐渐增大,但当冷气流量一定时,在不同主流雷诺数条件下,开缝壁面上的对流换热系数基本一致;冷气质量流量比为1.3%和2.6%时,尾缘开缝叶片总压损失比常规叶片高1%左右,当冷气质量流量比为5.2%时,主流总压损失低于常规叶片。     

肋板倾角和形状对尾缘开缝区域非定常冷却性能的影响

针对燃气透平叶片带肋板的尾缘开缝模型，采用延迟分离涡模拟非定常数值求解方法，研究了3种肋板倾角(10°, 12.5°, 15°)、4种肋板形状(直肋板，直-直型扩张肋，直-直型收缩肋，直-拱型收缩肋)条件下尾缘开缝区域的流动性能与冷却效果，分析了肋板几何参数对尾缘开缝区域流场结构和气膜冷却性能的影响。计算结果表明：对于带肋板的尾缘开缝结构，开缝壁面的展向平均冷却效率在肋板末端会因为冷气难以向肋板正后方扩散而出现突降，且突降幅度随着肋板倾角的增大而增大；增大肋板倾角会降低开缝壁面的整体冷却性能，当肋板倾角从10°增大至15°时，开缝壁面展向平均冷却效率的最低值从0.66降至0.6,下降了约9.1%;在4种肋板形状下，直-直型扩张肋在肋板间的开缝壁面上拥有最佳的冷却性能，在肋板下游的开缝壁面上表现最差，直-拱型收缩肋在这两段区域内的表现正好与之相反；直-拱型收缩肋条件下开缝壁面上展向平均冷却效率的最低值为0.675,相比直-直型扩张肋提升了约15%。     

带肋尾缘开缝模型内的非定常冷却性能研究

采用DDES(delayed detached eddy simulation)非定常数值求解方法,研究了燃气轮机叶片带肋尾缘开缝模型内非定常流动及气膜冷却特性,分析了3种吹风比(0.2,0.8,1.25)对尾缘开缝模型冷却效率的影响,对比了有、无肋板时尾缘开缝模型内的流动和冷却性能,并利用已有的尾缘开缝流量系数和开缝壁面冷却效率实验数据,验证了非定常数值求解方法的有效性和精度。研究结果表明:采用DDES非定常求解方法可以较好地捕捉尾缘开缝区域的旋涡脱落和涡系运动规律,计算得到的流量系数、壁面冷却效率与实验测量值吻合良好;流量系数随吹风比的增加而增加,且小吹风比时流量系数增加幅度更明显;相对于无肋板结构,尾缘开缝区域采用肋板结构时流量系数整体下降5%左右,冷却效率整体上有所提高;对于无肋板和带肋板两种开缝模型,吹风比对绝热壁面冷却效率影响都很大。当吹风比从0.2增加到0.8时,冷却效率显著增加;当吹风比增至1.25时,大尺度的旋涡脱落导致冷热气流强烈掺混,冷却效率反而下降。吹风比为1.25时,带肋板结构的开缝模型相比于不带肋板的开缝模型冷却效率的下降程度减小。     

喷嘴长宽比和雷诺数对旋流冷却流动与传热特性的影响

针对叶片前缘冷却流动与传热问题,建立了合理的旋流腔冷却结构。通过求解三维稳态RANS方程和标准k-ω湍流模型,数值分析了喷嘴长宽比和雷诺数对旋流冷却流动和传热的影响。基于数值计算结果对无量纲传热系数Nu、喷嘴长宽比Car和雷诺数Re进行方程拟合,得到旋流冷却的传热关联式。结果表明:冷气从喷嘴进口切向射入旋流腔并形成高速旋流,显著增强换热;随着喷嘴长宽比从0.2增大到9,旋流外区面积、冷气速度和冷气湍流动能先减小后增大,冷气压力系数先增大后减小;在大喷嘴长宽比时,Nu沿旋流腔周向和轴向的分布较为均匀;随着雷诺数的增大,冷气在旋流腔中的流动结构不变,而冷气速度、湍流动能、压力系数和壁面Nu均显著增大;平均Nu随着雷诺数的增大而显著增大,随着喷嘴长宽比的增大先减小然后增大;传热关联式与数值计算结果的误差在10%以内,可以准确预测旋流冷却的换热系数。     

燃气透平叶片尾缘开缝结构冷却性能的数值研究

采用包含流体域和固体域的耦合传热数值求解方法,研究了压力侧开缝结构对典型燃气透平叶片尾缘冷却性能的影响,并利用已有的实验数据考核了数值方法的有效性和精度。通过计算获得了不同冷气量、开缝唇厚条件下尾缘部位的冷却性能。结果表明:在所考核的3种涡黏湍流模型中,标准k-ω湍流模型可以较好地模拟叶片尾缘的冷却性能;采用流固耦合传热计算方法可以较好地模拟尾缘开缝出口区域冷却气体的温度分布;增大吹风比可以有效加强内部冷却通道内的对流换热,并增大尾缘开缝出口区域的气膜冷却系数;开缝的高度固定时,唇厚越大,狭缝出口台阶处形成的旋涡尺度增大,减轻了主流流体对狭缝出口壁面的直接冲击,导致狭缝出口区域的总体冷却效果稍微提高,但整体流动损失增大。     

蒸汽冷却厚壁通道传热性能的耦合传热研究

基于厚壁带肋通道蒸汽冷却实验数据,发展了含有内热源项的耦合传热计算方法,研究了雷诺数、热流密度和湍流度对厚壁矩形带肋通道内蒸汽流动及传热特性的影响,同时对比了耦合传热方法和只计算流体域方法之间的差异,并在此基础上对努塞尔数与雷诺数、热流密度和湍流度之间进行数值拟合,得到了厚壁带肋通道的传热关联式。研究结果表明:含有内热源项的耦合传热计算模型可以准确地模拟厚壁带肋通道内蒸汽的流动与传热特性,只计算流体域模型对传热系数的预测较耦合传热模型低10%;热流密度对厚壁带肋通道蒸汽摩擦和传热特性的影响较小,高热流密度使得壁面传热效果变差;雷诺数从10 000~90 000变化时,平均传热系数和综合传热因子分别提高了76%和63%,而湍流度从3%~15%变化时,平均传热系数提高了大约24%,综合传热因子提高了19.8%。该研究可为未来重型燃机叶片冷却结构设计提供参考。     

叶片前缘旋流蒸汽冷却流动和传热的数值研究

通过求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程和标准k-ω湍流模型,数值研究了旋流蒸汽冷却的基本原理,分析了冷气雷诺数和来流温比对流动和传热特性的影响,旨在阐明旋流蒸汽冷却的原理,总结其流动传热的变化规律。在此基础上对无量纲换热系数Nu、雷诺数Re和来流温比φ进行数值拟合,得到旋流蒸汽冷却的传热关联式。研究表明:冷气在旋流腔内的高速转动引起强烈的径向对流运动,使得换热增强;增大雷诺数能够增大冷气的涡量,有效提高旋流腔的换热系数,同时降低阻力系数;增大来流温比使得冷气的涡量增大密度减小,旋流腔的换热系数略有减小,阻力系数显著降低;综合换热因子随着雷诺数的增大而增大,随着来流温比的增大而减小;拟合的传热关联式与数值计算结果吻合良好,可以准确地预测蒸汽旋流冷却的换热系数。     

雷诺数和湍流度对叶片表面边界层转捩和换热特性的影响

为了深入了解涡轮叶片表面边界层转捩特性及其对换热系数的影响,在叶栅风洞中分别测量了进口雷诺数为5×10⁵、6×10⁵和7×10⁵时叶片表面压力分布,并将压力数据加载到边界层计算程序TEXSTAN中,计算了每个进口雷诺数在来流湍流度为3%、5%和7%时叶片表面换热系数分布。结果表明,进口雷诺数增大,压力面转捩点基本不变,吸力面转捩点前移3%~7%相对弧长,换热系数沿叶片型面减小的区域缩短。来流湍流度对压力面流动和换热的影响弱于吸力面,湍流度增大使压力面转捩点前移5%~10%,换热系数增加16%~34%,使吸力面转捩点前移17%~24%,换热系数增加19%~41%。     

尾缘流量分配对涡轮叶片内冷通道换热影响的实验研究

为掌握某型高压涡轮叶片尾缘出流流量分配比例对叶片内部通道换热特性的影响,根据相似原理采用几何放大模型,利用瞬态液晶测量技术研究了进口雷诺数为27 000、24 000时,5种尾缘出流比下的通道换热特性,获得了通道局部换热分布规律及平均换热变化趋势。实验结果表明:尾缘出流比变化对尾缘通道局部换热分布规律影响最为显著,对中间通道影响明显,对前缘通道影响不明显;中间通道及尾缘通道展向平均换热均随尾缘出流比增大而先增强后减弱,出流比为25%时,通道展向平均换热最强,而前缘通道受影响不明显;各通道及测量面平均换热随尾缘出流比增大均先增强后减弱,在出流比为25%时,平均换热最强;尾缘出流比在0~1范围变化对尾缘通道平均换热影响幅度最大,约为30%,中间通道次之,约为20%,前缘通道最小,约为10%。     

复合冷却涡轮导叶的气热耦合数值模拟

采用气热耦合方法对高压涡轮一级导叶带全气膜冷却、冲击冷却和尾缘劈缝冷却的复合冷却结构进行了数值模拟。分析了带复合冷却结构叶片的三维温度场,主要研究了主流燃气雷诺数、冷气与燃气的流量比和燃气与冷气的温比对叶片温度和冷却效果的影响。结果表明:随着流量比增大,叶片前缘壁面平均温度先增后减,压力面和吸力面温度均减小。叶片壁面各处平均温度随温比增大而降低,受雷诺数影响很小。叶片综合冷却效果随流量比增大而增大,受温比和雷诺数影响很小。     

《梁山伯与祝英台》与《罗密欧与朱丽叶》调式比较

《梁山伯与祝英台》与《罗密欧与朱丽叶》两部作品的内容都取材于民间故事,都属于标题性音乐作品,作品曲式结构基本相同。不同之处是对造成悲剧原因的展示有着明显区别,主、副部主题的表现和运用截然相反,音乐的主基调有较大差异,作品的整体风格迥异。     

有氧运动与身心健康探析

健康与运动是密不可分的,运动分为有氧和无氧,有氧运动较无氧运动更易普及和被大众接受,从人体长期参加有氧运动对人的身体健康和心理健康的角度来阐述有氧运动对人体的良好影响。     

道教与魏晋南北朝文人的功利欲望

欲望是作家创作的内驱力,道教对中国古代文人的欲望有什么影响,这是研究中国古代文学和文学理论不能不思考的问题。本文从道教的功利性,文人纷纷走近道教,文学观念中的道教因素等方面,对道教与魏晋南北朝文人的功利欲望作些专门探讨。这无疑会拓展人们研究的新视界。     

文献信息情报工作在科技工作及立项决策中的作用

本文揭示了在当今信息市场形势下 ,文献信息情报工作在科技工作和经济立项决策中的作用 ,同时也指出 :图书馆文献信息工作者们能在强手如云的信息市场中占领一块阵地也应成为图书馆界的共识     

我国的沙暴、尘暴及其防治

我国是沙尘暴易发的国家 ,进入９０年代以来 ,沙尘暴有频率增加、强度加大、范围扩展、危害程度加剧的趋势。据统计 ,我国发生强沙尘暴的次数 ,５０年代为５次 ,６０年代为８次 ,７０年代为１３次 ,８０年代为１４次［１］ ,９０年代为２３次［２］ ,呈明显上升趋势。沙尘暴的强度及造成的损失 ,以９０年代最为突出 ,发生于１９９３年５月５日（５．５沙尘暴）和１９９８年４月１６日（４．１６沙尘暴）的特大强沙尘暴 ,是我国近１００年来所罕见 ,损失极其惨重。５、５沙尘暴锋面前移速度１４～１７米／秒 ,最大１９．５米／秒 ,瞬时最大风…     

我国的沙暴、尘暴及其防治

 我国是沙尘暴易发的国家, 进入90年代以来, 沙尘暴有频率增加、强度加大、范围扩展、危害程度加剧的趋势。据统计, 我国发生强沙尘暴的次数, 50年代为5次, 60年代为8次, 70年代为13次, 80年代为14次[1], 90年代为23次[2], 呈明显上升趋势。沙尘暴的强度及造成的损失, 以90年代最为突出, 发生于1993年5月5日(5.5沙尘暴)和1998年4月16日(4.16沙尘暴)的特大强沙尘暴, 是我国近100年来所罕见, 损失极其惨重。     

高校管理与师生权益的保护

当前,因高校管理引发的法律纠纷呈上升趋势,究其原因是师生的法治观念在增强,另一方面说明高校在师生管理等方面也存在诸多不适应。要改变这些不适应,就要进行依法治校,更新管理理念。做到规章制度合法、管理行为合法。努力加强法制教育工作和师德校风建设,切实保障师生的合法权益。     

博客与高校思想政治教育

网络的发展为我们带来全新便捷的互动平台和交流方式,博客是当今传播文化的重要载体,因个体性、公共性、开放性、成本投入少等特点吸引着"90后"大学生广泛关注。在新形势的要求下,高校辅导员应主动占领网络博客思想政治教育新阵地,加强辅导员博客建设,根据大学生的心理特点,利用博客提升网络思想政治教育工作的吸引力和感染力,创新高校思想政治教育。     

辽金诗文话语与佛禅

辽金诗文作品中存在着大量的由佛经禅典移植而来的话语。这一现象从特定侧面体现了佛禅对中国古代文学的渗透溶浸。其表现主要反映在借用佛禅意像、使用佛禅故实和引用佛禅语汇三方面。