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工况参数对X型桁架阵列通道流动与传热性能影响的数值研究
1
作者 席雷 高源 +3 位作者 高建民 徐亮 赵振 李云龙 《燃气轮机技术》 2023年第2期1-6,43,共7页
针对不同工况参数下桁架阵列通道冷却性能优劣的问题,采用数值方法模拟了X型桁架阵列通道内的流动与传热特性,分析了不同雷诺数下入口湍流度和壁面热流密度对X型桁架阵列通道流动与传热性能的影响规律。结果表明:入口湍流度从5%增大到15... 针对不同工况参数下桁架阵列通道冷却性能优劣的问题,采用数值方法模拟了X型桁架阵列通道内的流动与传热特性,分析了不同雷诺数下入口湍流度和壁面热流密度对X型桁架阵列通道流动与传热性能的影响规律。结果表明:入口湍流度从5%增大到15%时,通道摩擦系数增大了1.69%~3.23%,通道平均努塞尔数提高了2.47%~2.57%;壁面热流密度从3 000 W·m^(-2)增大到10 000 W·m^(-2)时,通道摩擦系数增大了3.39%~6.45%,通道平均努塞尔数降低了11.14%~17.44%。随着雷诺数的增大,入口湍流度和壁面热流密度对通道流动与传热性能的影响程度都有所减弱。增大入口湍流度可以较小幅度地提升通道的综合热力性能,增大壁面热流密度则会降低通道的综合热力性能。 展开更多
关键词 工况参数 桁架阵列通道 流动性能 传热性能 数值研究
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X型桁架阵列通道流动及传热性能的数值研究 被引量：8
2
作者 席雷 徐亮 +2 位作者 高建民 赵振 李云龙 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期101-110,共10页
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10000~60000... 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10000~60000)、桁架杆直径比(d/D为0.0375~0.075)、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。 展开更多
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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X型桁架阵列冷却通道传热特性的数值研究
3
作者 席雷 高建民 +2 位作者 徐亮 赵振 阮麒成 《汽轮机技术》 北大核心 2022年第5期341-346,共6页
采用耦合传热数值方法开展了X型桁架阵列冷却通道传热特性的数值研究,分析了雷诺数Re(10000~60000)、桁架杆直径比d/D(0.0375~0.075)、桁架杆夹角α(30°~60°)和桁架杆倾角β(15°~45°)对X型桁架通道的固体壁面温度... 采用耦合传热数值方法开展了X型桁架阵列冷却通道传热特性的数值研究,分析了雷诺数Re(10000~60000)、桁架杆直径比d/D(0.0375~0.075)、桁架杆夹角α(30°~60°)和桁架杆倾角β(15°~45°)对X型桁架通道的固体壁面温度、温度梯度以及通道壁面和桁架杆表面热流量的影响规律。结果表明:桁架杆前端形成的马蹄涡较小,后端形成的马蹄涡较大。高传热区域出现在通道入口区域壁面、桁架杆与壁面的交接位置以及桁架表面。在研究参数范围内,增大Re、d/D、α和β分别使X型桁架冷却通道外壁面平均温度降低了9.78%、2.71%、0.66%和0.34%。最大温度梯度出现在通道壁面和桁架杆端部的交汇处。增大Re和d/D可以改善X型桁架冷却通道的传热均匀性,而增大α和β都会恶化X型桁架冷却通道的传热均匀性。通道壁面热流量占X型桁架冷却通道总热流量的69.38%~80.15%,大约为桁架表面热流量的2.27~3.81倍。 展开更多
关键词 涡轮叶片 桁架阵列 冷却通道 传热特性 数值研究
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基于响应面法的X型桁架阵列通道冷却性能优化
4
作者 席雷 高建民 +2 位作者 徐亮 赵振 李云龙 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期19-27,共9页
基于数值结果构建了有关X型桁架通道壁面平均努塞尔数、摩擦因数和综合热力系数的2阶响应面模型,分析了桁架杆直径比、桁架杆夹角和桁架杆倾角等对X型桁架通道冷却性能的影响规律,并优化得到了最佳参数。结果表明:增大桁架杆直径比和桁... 基于数值结果构建了有关X型桁架通道壁面平均努塞尔数、摩擦因数和综合热力系数的2阶响应面模型,分析了桁架杆直径比、桁架杆夹角和桁架杆倾角等对X型桁架通道冷却性能的影响规律,并优化得到了最佳参数。结果表明:增大桁架杆直径比和桁架杆夹角均可以快速地提高平均努塞尔数,但也相应地增大了摩擦因数;增大桁架杆倾角先提高后又降低了平均努塞尔数和摩擦因数;增大桁架杆直径比、桁架杆夹角和桁架杆倾角均会使综合热力系数先增大后减小。当桁架杆直径比为0.0750、桁架杆夹角为60°和桁架杆倾角为33.79°时通道的传热性能最优;当桁架杆直径比为0.067、桁架杆夹角为37.88°和桁架杆倾角为31.36°时通道的综合热力性能最优。 展开更多
关键词 桁架阵列 冷却通道 流动与传热 响应面法 优化设计
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