何坤
,
晏鑫
,
李军
,
丰镇平
工程热物理学报
采用三维数值求解方法,对透平叶栅端壁区域的流动和传热特性进行了研究.利用试验数据考核了相应的数值方法,分析了网格数目和湍流模型对叶栅端壁附近流动传热特性计算的影响,比较了不同进口雷诺数和湍流度条件下端壁传热特性的变化.结果表明:马蹄涡和通道涡等二次流动直接影响端壁区传热,传热强度分布规律基本与当地流动的湍动能保持一致.湍流模型对端壁压力场的计算影响较小,但对端壁传热特性的求解的精度影响较大.采用v2-f湍流模型能较好地预测端壁传热分布.来流雷诺数和湍流度的变化改变了端壁边界层厚度和涡系结构,使得端壁传热强度和梯度分布发生变化.
关键词:
燃气透平叶栅
,
端壁
,
传热特性
,
二次流动
陶加银
,
高庆
,
宋立明
,
晏鑫
,
李军
,
丰镇平
工程热物理学报
采用基于附加示踪变量法和数值求解三维Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes(URANS)和κ-ω SST 紊流模型研究了涡轮轮缘密封的非定常燃气入侵和封严效率.通过与模型实验的轮缘密封封严效率的比较,表明非定常时均结果与实验数据吻合良好,同时验证了基于附加示踪变量法的非定常数值方法模拟轮缘密封封严特性的有效性.分析了轴向和双重轴向轮缘密封的非定常封严特性.研究结果表明:静叶尾迹和动叶前缘附近的压力势场的非定常干涉效应以及盘腔中非定常的压力分布会强化主流燃气入侵.与非定常计算时均结果相比,定常计算会低估轮缘密封的燃气入侵量以及燃气入侵对盘腔流场的影响.双重轴向轮缘密封相比于简单轴向轮缘密封可以显著提高涡轮盘腔的封严效率.
关键词:
涡轮轮缘密封
,
非定常燃气入侵
,
数值模拟
李志刚
,
宁霄
,
晏鑫
,
李军
工程热物理学报
基于标准k-ε紊流模型和三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程求解方法,采用商用CFD软件ANSYSCFX数值研究了转子轴向偏移和径向伸长对典型航空发动机蜂窝面迷宫密封泄漏特性和鼓风加热特性的影响.计算了2种流量、3种转速下蜂窝面迷宫密封的鼓风加热系数和腔室旋流强度,并与实验结果进行了比较,验证了数值方法的准确性.分析了蜂窝面迷宫密封在4种转速、4种转子轴向偏移量和4种径向伸长量下的泄漏特性、鼓风加热特性和腔室旋流发展.研究结果表明:转子轴向偏移对密封泄漏量影响很小,可忽略;转子径向伸长使密封泄漏量显著减小;转子轴向偏移和径向伸长均引发密封鼓风加热系数的显著增大,降低冷却空气的冷却效果;转子轴向偏移和径向伸长均能显著改变密封腔室内的流场结构,增大密封腔室旋流速度.
关键词:
蜂窝面迷宫密封
,
泄漏特性
,
鼓风加热特性
,
轴向偏移
,
径向伸长
晏鑫
,
李军
,
丰镇平
工程热物理学报
采用自编理想气体两控制容积bulk flow计算程序及非定常数值求解方法,对孔型阻尼密封内的非定常气流激振特性开展了研究.利用实验测量得到的孔型阻尼密封转子动力特性系数,对两种两控制容积bulk flow方法、3种湍流模型的计算精度进行了考核.研究表明:本文的理想气体两控制容积bulk flow计算程序预测精度与等温bulk flow程序ISOTSEAL相近;非定常数值求解结果比bulk flow方法预测的结果更接近实验值;阻尼密封内湍流效应比较显著,但温度变化十分微弱,采用合理的湍流模型是提高孔型阻尼密封转子动力特性系数非定常求解精度的有效方法.
关键词:
阻尼密封
,
转子动力特性
,
bulk flow
,
非定常
晏鑫
,
李军
,
丰镇平
工程热物理学报
采用耦合传热数值计算方法，研究了典型航空发动机阶状蜂窝密封内的传热特性，并利用实验数据对数值方法的正确性进行了考核。计算得到的转子面和静子面上换热系数分布与实验值吻合良好。通过对比5种不同的两方程涡黏湍流模型，结果表明：k-ω湍流模型和SST湍流模型在高温度梯度区域对换热系数分布的求解具有较高的精度，明显优于标准k—ε和k-εRNG湍流模型。与光滑面迷宫密封相比，蜂窝芯格结构对转子面上平均换热系数影响较小，但大幅减小了密封静子面上的换热能力；蜂窝芯格结构使得齿尖温度梯度略微增大，但明显使得静子固体区域的温度梯度减小。
关键词:
蜂窝密封
,
耦合传热
,
泄漏流动
