有弦向出流及扰流柱排的梯形通道内的流动与换热研究
扰流柱冷却结构是涡轮叶片内部的一种传统但有效的冷却方式。在叶片尾缘区通道较狭窄，冷却方式有限，常采用带扰流柱排的内冷通道，既能起到扰流强化换热的作用，又能起到支撑加固的作用。本文采用实验和数值模拟相结合的方法对有弦向出流梯形通道扰流柱排的流动及换热特性进行了较为系统的研究。
实验中对不同雷诺数、不同出流比时通道端壁表面的静压分布、压力损失系数、弦向流量分配以及换热系数进行了测量。重点研究了出流比和雷诺数对通道端壁表面压力、压力损失系数、弦向流量分布以及换热系数分布的影响。实验参数范围：弦向出流雷诺数Re=15000、30000、50000、70000和90000，出流比C=0.25、0.33、0.50、0.75和1.0。得到以下主要结论：
1、大出流比时，沿径向静压变化较小，静压变化主要集中在弦向方向，扰流柱区域气流基本沿弦向流动；小出流比时，沿径向静压变化较明显，气流方向与弦向有较大的夹角。
2、压力损失系数受雷诺数的影响较小，基本是随着雷诺数的增大而减小的；压力损失系数随着出流比的变化趋势是随着出流比的增大而增大的。
3、各个不同工况下的弦向出流量分布规律是在靠近径向入口附近和径向出口附近的出流量较大，而在通道中间区域出流量较小。小出流比时各段出流量变化幅度较大，而大出流比时各段出流量变化幅度相对较小。
4、在扰流柱区域，出流比小时，端壁换热系数沿径向方向和弦向方向都是逐渐递减的，前后排间变化较大。出流比大时，沿径向方向扰流柱排间端壁换热系数变化较小；沿弦向方向靠近弦向出口处的换热系数较大，远离弦向出口处的稍小。
5、端壁平均努塞尔数以及平均努塞尔数的相对倍数随雷诺数的变化几乎相同，都是随着雷诺数的增大而增加；随出流比的变化规律也基本一致，呈先减小后增大的趋势。
6、数值模拟结果与实验结果符合的较好，二者得到的变化趋势相类似。
涡轮叶片;扰流柱排;静压分布;压力系数;流量分布;扰流柱冷却结构
西北工业大学
硕士
热能工程
朱惠人
2006
中文
V434.211;V232.4;V231.3
76
2006-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）