本文關鍵詞：渦輪機匣換熱實驗與流固耦合數(shù)值研究

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【摘要】：渦輪機匣是航空發(fā)動機通過渦輪段的關鍵支撐,是控制發(fā)動機渦輪葉頂間隙的主要部件,它承受著主要的熱負荷、機械載荷和氣動載荷,工作環(huán)境非常惡劣。熱端部件冷卻方法的研究一直是現(xiàn)階段高溫燃氣發(fā)動機關鍵技術的熱點和難點。作為典型的燃氣輪機渦輪段熱端部件之一,渦輪機匣的通道結(jié)構因為布局需要通常很不規(guī)則,而且結(jié)構復雜,往往包含多種流動形式,導致其換熱規(guī)律差距也很大,很難有統(tǒng)一的計算方法。目前,實驗手段和三維、穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)值方法是研究渦輪機匣流動與換熱問題的兩個有效方式。本文以某型雙層多孔陣列渦輪機匣結(jié)構為研究對象,采用基礎的換熱實驗,研究機匣內(nèi)部的流動與換熱特性,并將實驗結(jié)果與商業(yè)軟件ANSYS Fluent流體-固體耦合傳熱計算的結(jié)果作比較,兩種方法的流場數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)吻合較好,在一定誤差范圍內(nèi),可認為耦合計算具有一定的準確度和可信性。此渦輪機匣冷卻實際上是包含沖擊冷卻和氣膜冷卻的組合式冷卻,實驗采用固定熱源代替實際熱燃氣的研究方法具有一定程度的不足,本文采用流體-固體耦合傳熱方法研究了此具有“沖擊+氣膜”組合式冷卻特點的渦輪機匣結(jié)構在真實工況下的換熱特性。首先,研究了氣動參數(shù)吹風比BR對初始模型的冷卻效率、溫度分布和熱通量的影響規(guī)律,分析了氣膜的流向和展向有效性。而后研究了幾何參數(shù)沖擊距H/L和氣膜角β對組合式冷卻換熱特性的影響,結(jié)果表明,減小沖擊距和減小氣膜角,都會提升沖擊平面和氣膜平面的平均冷卻效率；減小氣膜角還能有效提升氣膜的流向和展向有效性。本文的相關研究都能為工程設計提供有價值的參考。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V231

【參考文獻】

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1 戴萍;林楓;;氣膜孔幾何結(jié)構對渦輪葉片氣膜冷卻影響的研究進展[J];熱能動力工程;2009年04期

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本文編號：1195485