相反展向復(fù)合角氣膜冷卻是新發(fā)展的眾多氣膜冷卻結(jié)構(gòu)的一種,其實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單,通過(guò)將上游和下游氣膜孔相反的展向角布置使氣膜射流形成反腎形渦對(duì)從而得到很高的冷卻效率,適合全氣膜渦輪葉片結(jié)構(gòu),本文以此為研究背景,對(duì)相反展向復(fù)合角氣膜冷卻的流動(dòng)和換熱特性開展了數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究。研究?jī)?nèi)容主要包含三個(gè)方面:1、針對(duì)相反展向復(fù)合角冷卻結(jié)構(gòu),分析和探討流動(dòng)傳熱特性,揭示其強(qiáng)化冷卻效率的物理機(jī)制,系統(tǒng)研究氣膜孔、主流通道的結(jié)構(gòu)、流動(dòng)參數(shù)對(duì)于冷卻特性的影響規(guī)律。2、對(duì)影響陣列相反展向復(fù)合角氣膜冷卻效率的相關(guān)因素進(jìn)行敏感性分析。研究陣列相反展向復(fù)合角氣膜冷卻結(jié)構(gòu)、流動(dòng)參數(shù)對(duì)氣膜冷卻特性的影響。3、采用簡(jiǎn)化的相反展向復(fù)合角氣膜冷卻渦輪葉片,在發(fā)動(dòng)機(jī)真實(shí)工況下,研究流動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)葉片的冷卻特性以及氣動(dòng)特性的影響,并提出了能兼顧葉片冷卻特性與氣動(dòng)特性的相反展向復(fù)合角氣膜冷卻孔布置方法。首先對(duì)單排相反展向復(fù)合角氣膜孔冷卻的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)與冷卻特性進(jìn)行分析,可知反腎形渦對(duì)的形成原因是:前孔漩渦受后孔射流影響形成新的誘導(dǎo)漩渦,誘導(dǎo)渦取代原來(lái)的前孔漩渦與后孔漩渦一起組成反腎形渦對(duì),將冷氣推向氣膜孔中心線的兩側(cè)。結(jié)構(gòu)參數(shù)與流動(dòng)參... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：159 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究的技術(shù)現(xiàn)狀分析
        1.2.1 氣膜冷卻技術(shù)的發(fā)展
        1.2.2 渦輪葉片工作環(huán)境對(duì)氣膜冷卻的影響
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容
第二章 相反展向復(fù)合角氣膜冷卻特性研究
    2.1 數(shù)值計(jì)算方法
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 湍流模型選取
    2.2 相反展向復(fù)合角氣膜冷卻效率與常規(guī)氣膜冷卻效率對(duì)比
        2.2.1 計(jì)算方法及邊界條件
        2.2.2 計(jì)算結(jié)果分析
    2.3 OSA氣膜冷卻吹風(fēng)比對(duì)冷卻特性影響
        2.3.1 吹風(fēng)比對(duì)流場(chǎng)的影響
        2.3.2 吹風(fēng)比對(duì)展向平均氣膜冷卻效率的影響
        2.3.3 吹風(fēng)比對(duì)換熱系數(shù)的影響
    2.4 OSA氣膜冷卻主流雷諾數(shù)對(duì)冷卻特性的影響
        2.4.1 主流雷諾數(shù)對(duì)流場(chǎng)的影響
        2.4.2 主流雷諾數(shù)對(duì)展向平均氣膜冷卻效率的影響
        2.4.3 主流雷諾數(shù)對(duì)換熱系數(shù)的影響
    2.5 OSA氣膜冷卻溫比對(duì)冷卻特性的影響
        2.5.1 溫比對(duì)流場(chǎng)的影響
        2.5.2 溫比對(duì)展向平均氣膜冷卻效率的影響
        2.5.3 溫比對(duì)換熱系數(shù)的影響
    2.6 OSA氣膜冷卻展向角度對(duì)冷卻特性的影響
        2.6.1 展向角度對(duì)流場(chǎng)的影響
        2.6.2 展向角度對(duì)展向平均氣膜冷卻效率的影響
        2.6.3 展向角度對(duì)換熱系數(shù)的影響
    2.7 OSA氣膜冷卻流向角度對(duì)冷卻特性的影響
        2.7.1 流向角度對(duì)流場(chǎng)的影響
        2.7.2 流向角度對(duì)展向平均氣膜冷卻效率的影響
        2.7.3 流向角度對(duì)換熱系數(shù)的影響
    2.8 相對(duì)表面曲率對(duì)OSA氣膜冷卻特性的影響
        2.8.1 被冷卻表面為凹面的OSA氣膜冷卻特性
        2.8.2 被冷卻表面為凸面的OSA氣膜冷卻特性
    2.9 壓力梯度對(duì)OSA氣膜冷卻特性的影響
        2.9.1 壓力梯度對(duì)流場(chǎng)的影響
        2.9.2 壓力梯度對(duì)展向平均氣膜冷卻效率的影響
        2.9.3 壓力梯度對(duì)換熱系數(shù)的影響
    2.10 激波對(duì)OSA氣膜冷卻特性的影響
        2.10.1 激波位置對(duì)流場(chǎng)影響
        2.10.2 激波位置對(duì)展向平均氣膜冷卻效率的影響
        2.10.3 激波位置對(duì)換熱系數(shù)的影響
    2.11小結(jié)
第三章 陣列相反展向復(fù)合角氣膜冷卻特性研究
    3.1 陣列相反展向復(fù)合角氣膜冷卻特性影響因素研究
        3.1.1 模型建立
        3.1.2 正交試驗(yàn)參數(shù)選取
        3.1.3 邊界條件及網(wǎng)格
        3.1.4 流場(chǎng)分析
        3.1.5 冷卻特性分析
        3.1.6 換熱特性分析
    3.2 相反展向復(fù)合角與相同展向復(fù)合角陣列氣膜冷卻效率對(duì)比研究
        3.2.1 計(jì)算模型
        3.2.2 邊界條件及網(wǎng)格
        3.2.3 速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)分析
        3.2.4 氣膜冷卻效率分析
        3.2.5 壁面換熱系數(shù)分析
    3.3 相反展向復(fù)合角陣列氣膜冷卻特性實(shí)驗(yàn)研究
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        3.3.3 數(shù)據(jù)處理
        3.3.4 氣膜冷卻效率
        3.3.5 流量系數(shù)
        3.3.6 誤差分析
    3.4 小結(jié)
第四章 相反展向復(fù)合角氣膜冷卻葉片冷卻特性研究
    4.1 相反展向復(fù)合角氣膜冷卻葉片模型與網(wǎng)格
        4.1.1 相反展向復(fù)合角氣膜冷卻葉片模型
        4.1.2 相反展向復(fù)合角氣膜冷卻葉片網(wǎng)格
        4.1.3 計(jì)算模型邊界條件
    4.2 葉片局部平均氣膜冷卻效率
        4.2.1 OSA葉片與SSA葉片局部平均氣膜冷卻效率對(duì)比
        4.2.2 OSA與SSA的氣動(dòng)性能對(duì)比
        4.2.3 OSA葉片開孔位置對(duì)局部平均氣膜冷卻效率的影響
        4.2.4 OSA葉片展向角度對(duì)局部平均氣膜冷卻效率的影響
        4.2.5 OSA氣膜孔開孔位置對(duì)氣動(dòng)性能影響
    4.3 葉片沿程展向平均氣膜冷卻效率
        4.3.1 OSA與SSA氣膜孔展向角度對(duì)葉片沿程展向平均氣膜冷卻效率影響對(duì)比
        4.3.2 OSA與SSA氣膜孔展向孔距對(duì)葉片沿程展向平均氣膜冷卻效率影響對(duì)比
        4.3.3 OSA氣膜孔展向孔距對(duì)葉片沿程展向平均氣膜冷卻效率的影響
        4.3.4 OSA氣膜孔展向孔距、吹風(fēng)比、展向角度對(duì)氣動(dòng)性能的影響
    4.4 主流雷諾數(shù)對(duì)OSA葉片冷卻特性的影響
        4.4.1 主流雷諾數(shù)對(duì)OSA葉片局部平均氣膜冷卻效率的影響
        4.4.2 主流雷諾數(shù)對(duì)OSA葉片沿程展向平均氣膜冷卻效率的影響
        4.4.3 主流雷諾數(shù)對(duì)OSA葉片能量損失系數(shù)的影響
    4.5 展向角度優(yōu)化的OSA葉片氣動(dòng)性能與冷卻特性
    4.6 小結(jié)
第五章 總結(jié)和展望
    5.1 本文研究結(jié)論
        5.1.1 單排OSA氣膜孔冷卻特性
        5.1.2 陣列OSA氣膜孔冷卻特性
        5.1.3 OSA氣膜冷卻葉片冷卻特性
    5.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 進(jìn)一步研究工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：2923016