董平
,
郭兆元
,
王强
,
颜培刚
,
谭春青
,
冯国泰
工程热物理学报
本文对带有复合冷却结构的航空燃机高压涡轮导向叶片进行了气热耦合数值模拟研究,分析了温度径向分布不均匀和存在"热斑"涡轮进口条件下对气冷涡轮叶片传热的影响,研究发现进口温度径向不均匀分布在涡轮叶片径向中上部形成相对集中的带状高温区域,并使下游气膜冷却效果降低,热斑的存在进一步加剧对叶片局部区域的热冲击,复合冷却结构能够比较有效地降低由于进口温度不均匀所形成叶片表面局部高热区域的热负荷.
关键词:
燃气涡轮
,
复合冷却
,
进口温度不均匀分布
,
热斑
,
气热耦合数值模拟
陈凯
,
黄洪雁
,
韩万金
,
冯国泰
工程热物理学报
采用参数化的建模方法对两级四列某舰用涡轮冷却叶片进行了冷却结构的设计.通过参数控制复杂涡轮冷却叶片能够方便快捷地生成几何模型,并且为后期冷却结构的修改也提供了极大的便利,参数建模是气冷涡轮叶片设计方法进行工程化应用的前提条件.应用分块化结构网格构造复杂涡轮冷却叶栅进行网格分区时既要保证易于生成高质量网格,又要注意不能过多增加网格分区,增加计算误差.冲击冷却和气膜冷却等措施能够有效保证叶片正常工作,蛇形通道加扰流肋片能够提高叶片的冷却效果.
关键词:
燃气涡轮
,
气膜冷却
,
参数化建模
,
气冷涡轮
,
冲击冷却
安玉戈
,
刘火星
,
邹正平
工程热物理学报
本文采用气动传热耦合计算方法研究了轮毂封严冷气和叶冠泄漏流动对涡轮性能以及热负荷的影响.研究结果表明端区泄漏流动会引起流动损失并导致涡轮做功能力下降,不同股泄漏流动对涡轮效率的影响可以近似满足线性叠加规律.固体部件热传导对叶片气动负荷几乎没有影响,而由轮毂封严冷气造成的温度梯度会显著改变壁面换热特性,此时必须采用气热耦合计算才能准确预测热负荷.
关键词:
燃气涡轮
,
计算流体力学
,
热分析
,
泄漏流动
王松涛
,
迟重然
,
温风波
,
冯国泰
工程热物理学报
基于冷却结构参数化设计、传统的管网计算方法与新兴的气热耦合数值模拟技术,提出了一套涡轮冷却结构设计方法,并编写了相关的设计程序与计算程序.利用参数化设计方法可以快速而精确地设计冷却结构,管网计算用于指导方案设计,气热耦合数值模拟用于指导详细设计.参数化设计中利用"单元设计法"程序实现动叶冷却通道快速设计;借助管网计算模型自动生成程序与CFD计算域三维实体快速造型方法,可以快速生成管网计算或在较短的时间内完成CFD计算域精确建模,为热分析计算提供条件.
关键词:
燃气涡轮
,
冷却技术
,
参数化
,
气热耦合数值模拟
迟重然
,
温风波
,
王松涛
,
冯国泰
工程热物理学报
涡轮叶片冷却结构设计的方案设计以管网计算为基础.本文简要介绍了管网模型的建立方法、近似和假设、边界条件的给定方式和控制方程的建立.说明了管网求解程序的思路与数值方法,介绍了管网压力平衡计算中对动量方程的线性化处理方法、气膜修正计算方法.以某型燃气涡轮第一级动叶的冷却结构设计为例,介绍了基于管网计算的冷却结构方案设计流程,对4个冷却结构初步设计方案的管网计算结果进行了分析,从中选择相对合理的方案并进行改进、确定了2个备选的叶片冷却结构.
关键词:
燃气涡轮
,
冷却技术
,
管网计算
迟重然
,
温风波
,
王松涛
,
冯国泰
工程热物理学报
三维气热耦合数值模拟是涡轮叶片冷却结构详细设计中应用的热分析方法。三维气热耦合数值模拟的计算域实体模型建立借助于参数化方法，模型包括冷却结构尽可能多的细节、并保证足够高的模型精度。网格生成时，流体域采用结构化网格，并且需要在换热壁面上根据湍流模型的要求进行加密。将管网计算结果与三维数值模拟结果进行对比，发现管网计算的精度有限，而气热耦合计算方法能够捕捉更多流动换热现象，计算结果相对可信。对单个冷却结构方案进行三维数值计算的周期为5—15天，基本满足工程设计要求。
关键词:
燃气涡轮
,
冷却技术
,
气热耦合
