X型桁架阵列通道流动及传热性能的数值研究 |
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引用本文: | 席雷,徐亮,高建民,赵振,李云龙.X型桁架阵列通道流动及传热性能的数值研究[J].西安交通大学学报,2021(8):101-110. |
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作者姓名: | 席雷 徐亮 高建民 赵振 李云龙 |
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作者单位: | 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 |
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基金项目: | 国家自然科学基金资助项目(51876157);;陕西省自然科学基金资助项目(2019JM-096); |
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摘 要: | 为提高涡轮叶片中弦区的冷却效果,提出了一种力学性能优异、导热和对流传热性能均优良的X型桁架阵列结构,并填充于叶片中弦区内冷通道之中。采用耦合传热数值方法开展了X型桁架阵列冷却通道的数值模拟研究,分析了雷诺数(Re为10 000~60 000)、桁架杆直径比(d/D为0.037 5~0.075)、桁架杆夹角(α为30°~60°)和桁架杆倾角(β为15°~45°)对X型桁架阵列通道流动和传热性能的影响规律,拟合得到了有关X型桁架阵列通道流动和传热性能的经验关联式。研究结果表明:X型桁架通道的摩擦系数随雷诺数Re的增大以及桁架杆直径比d/D和夹角α的减小而降低,随倾角β的增大而先提高后又降低;在研究参数范围内,桁架杆表面平均努塞尔数大约是通道壁面平均努塞尔数的2.32~4.41倍;增大Re、d/D、α和β使得X型桁架阵列通道的整体平均努塞尔数有效提高;减小Re和d/D、增大α和β,使得X型桁架阵列通道的基于整体平均努塞尔数的综合热力系数有效提高。
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关 键 词: | 涡轮叶片 桁架阵列 冷却通道 流动 传热性能 |
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