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为了进一步提高涡轮端壁的综合冷却性能,以某航空发动机高压涡轮静叶端壁内部冷却结构为研究对象,以点阵结构作为端壁的内部冷却结构,不仅能提高端壁的综合冷却有效度,还能在不影响叶栅气动性能的同时,降低内部冷气的压力损失。对不同吹风比下无内部冷却和内部冲击冷却与点阵冷却端壁的耦合传热特性进行研究,对比分析了各端壁的综合冷却有效度和内部的流动换热特性。结果表明:随着吹风比增大,有内部冷却时端壁中上游的综合冷却有效度大幅提升,而端壁下游的综合冷却有效度由外部气膜冷却主导,其最佳吹风比约为3.0,且几乎不受内部冷却结构的影响;与无内部冷却端壁相比,冲击冷却和点阵冷却端壁的综合冷却有效度得到了大幅提升,且点阵...
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冲击冷却 点阵冷却 涡轮端壁 流热耦合传热 气膜冷却
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GB/T 7714 | 杨星 , 吴永强 , 吴航 et al. 涡轮端壁内部点阵冷却结构的流热耦合研究 [J]. | 西安交通大学学报 , 2022 , (12) : 1-10 . |
MLA | 杨星 et al. "涡轮端壁内部点阵冷却结构的流热耦合研究" . | 西安交通大学学报 12 (2022) : 1-10 . |
APA | 杨星 , 吴永强 , 吴航 , 赵强 , 丰镇平 . 涡轮端壁内部点阵冷却结构的流热耦合研究 . | 西安交通大学学报 , 2022 , (12) , 1-10 . |
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Abstract :
为了进一步提高涡轮端壁的综合冷却性能,以某航空发动机高压涡轮静叶端壁内部冷却结构为研究对象,以点阵结构作为端壁的内部冷却结构,不仅能提高端壁的综合冷却有效度,还能在不影响叶栅气动性能的同时,降低内部冷气的压力损失。对不同吹风比下无内部冷却和内部冲击冷却与点阵冷却端壁的耦合传热特性进行研究,对比分析了各端壁的综合冷却有效度和内部的流动换热特性。结果表明:随着吹风比增大,有内部冷却时端壁中上游的综合冷却有效度大幅提升,而端壁下游的综合冷却有效度由外部气膜冷却主导,其最佳吹风比约为3.0,且几乎不受内部冷却结构的影响;与无内部冷却端壁相比,冲击冷却和点阵冷却端壁的综合冷却有效度得到了大幅提升,且点阵...
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冲击冷却 点阵冷却 涡轮端壁 流热耦合传热 气膜冷却
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GB/T 7714 | 杨星 , 吴永强 , 吴航 et al. 涡轮端壁内部点阵冷却结构的流热耦合研究 [J]. | 西安交通大学学报 , 2022 , 56 (12) : 153-162 . |
MLA | 杨星 et al. "涡轮端壁内部点阵冷却结构的流热耦合研究" . | 西安交通大学学报 56 . 12 (2022) : 153-162 . |
APA | 杨星 , 吴永强 , 吴航 , 赵强 , 丰镇平 . 涡轮端壁内部点阵冷却结构的流热耦合研究 . | 西安交通大学学报 , 2022 , 56 (12) , 153-162 . |
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Abstract :
为了研究冲击孔延伸长度对于冲击冷却系统冷却性能的影响,采用数值模拟方法分析了3个冲击雷诺数和5个冲击孔延伸长度对冲击腔内流动与换热特性的影响,给出了靶面努塞尔数分布、靶面压力分布、中心截面流速与综合换热性能的变化。结果表明:延伸冲击孔可以有效地防止横流对冲击射流的偏转作用,同时使射流出口更加贴近冲击靶面壁面,冲击速度更高,可以明显提高靶面的换热系数,并且整个靶面上的换热系数分布也更加均匀。冲击冷却的冷却性能随着冲击孔延伸长度的增加而增加。相较于传统冲击冷却(Baseline),在延伸距离为冲击孔直径的2.5倍时,靶面平均努塞尔数提升达15%以上,但压力损失也相对较高;对比不同延伸长度冲击孔的综...
Keyword :
冲击冷却 换热特性 流动特性 延伸冲击孔 综合换热性能
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GB/T 7714 | 吴航 , 杨星 , 赵强 et al. 延伸冲击孔冲击冷却流动与换热特性的数值研究 [J]. | 推进技术 , 2022 , 43 (10) : 296-303 . |
MLA | 吴航 et al. "延伸冲击孔冲击冷却流动与换热特性的数值研究" . | 推进技术 43 . 10 (2022) : 296-303 . |
APA | 吴航 , 杨星 , 赵强 , 武斌 , 丰镇平 . 延伸冲击孔冲击冷却流动与换热特性的数值研究 . | 推进技术 , 2022 , 43 (10) , 296-303 . |
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Abstract :
为了掌握颗粒污染物在航空发动机涡轮中的迁移规律,研究高温涡轮部件中颗粒物的沉积效应,本文采用数值模拟方法,结合用户自定义函数(UDF)和动网格技术,在航空发动机真实运行条件下针对高压涡轮第一级静叶,研究了涡轮进口旋流对颗粒物迁移及沉积规律的影响,对比了不同颗粒物温度下叶片表面的沉积特性,并详细分析了颗粒物沉积前后叶栅通道中流场结构、出口气动损失及叶片表面换热系数的变化规律。结果表明:进口旋流对颗粒物的迁移规律及沉积特性改变十分明显,并使得相邻叶片表面的沉积分布规律不再相同;颗粒物温度仅对沉积效率有影响,而不会改变颗粒物在叶片表面的沉积规律;颗粒物沉积后,由于叶栅通道面积变窄,主流马赫数会有所提...
Keyword :
传热系数 动网格 航空发动机涡轮 颗粒物沉积 气动损失
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GB/T 7714 | 杨星 , 郝子晗 , 丰镇平 . 考虑进口旋流的涡轮静叶流动传热的颗粒物沉积效应 [J]. | 西安交通大学学报 , 2021 , (07) : 1-10 . |
MLA | 杨星 et al. "考虑进口旋流的涡轮静叶流动传热的颗粒物沉积效应" . | 西安交通大学学报 07 (2021) : 1-10 . |
APA | 杨星 , 郝子晗 , 丰镇平 . 考虑进口旋流的涡轮静叶流动传热的颗粒物沉积效应 . | 西安交通大学学报 , 2021 , (07) , 1-10 . |
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Abstract :
为了提高实际燃机涡轮端壁的气膜冷却效率,对某航空发动机涡轮静叶端壁的气膜冷却特性进行了数值模拟研究。首先采用实验结果对湍流模型进行了校核,并验证了所研究模型的网格无关性,在此基础上研究了端壁离散气膜孔的气膜冷却特性,并采用给定实验端壁热流输入条件计算了整个端壁的换热特性;分析了5种冷气质量流量比(1.4%、2.1%、2.7%、3.1%、3.8%)和5种气膜冷气射流角度(20°、25°、30°、35°、40°)下端壁离散气膜孔的流动特性、气膜冷却特性以及换热特性。计算结果表明:相同射流角(40°)条件下,冷气质量流量比为1.4%时,端壁平均气膜冷却效率达到0.21;继续增大冷气质量流量比会导致气...
Keyword :
涡轮端壁 气膜冷却 射流角 数值研究
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GB/T 7714 | 张韦馨 , 刘战胜 , 杨星 et al. 射流角和质量流量比对涡轮端壁气膜冷却特性的影响 [J]. | 西安交通大学学报 , 2021 , 55 (04) : 107-115 . |
MLA | 张韦馨 et al. "射流角和质量流量比对涡轮端壁气膜冷却特性的影响" . | 西安交通大学学报 55 . 04 (2021) : 107-115 . |
APA | 张韦馨 , 刘战胜 , 杨星 , 刘钊 , 丰镇平 . 射流角和质量流量比对涡轮端壁气膜冷却特性的影响 . | 西安交通大学学报 , 2021 , 55 (04) , 107-115 . |
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Abstract :
为了掌握颗粒污染物在航空发动机涡轮中的迁移规律,研究高温涡轮部件中颗粒物的沉积效应,采用数值模拟方法,结合用户自定义函数和动网格技术,在航空发动机真实运行条件下针对高压涡轮第一级静叶,研究了涡轮进口旋流对颗粒物迁移及沉积规律的影响,对比了不同颗粒物温度下叶片表面的沉积特性,并详细分析了颗粒物沉积前后叶栅通道中流场结构、出口气动损失及叶片表面换热系数的变化规律。结果表明:进口旋流对颗粒物的迁移规律及沉积特性改变十分明显,并使得相邻叶片表面的沉积分布规律不再相同;颗粒物温度仅对沉积效率有影响,不会改变颗粒物在叶片表面的沉积规律;颗粒物沉积后,由于叶栅通道面积变窄,主流马赫数会有所提高,再加上叶片型...
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动网格 航空发动机涡轮 换热系数 颗粒物沉积 气动损失
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GB/T 7714 | 杨星 , 郝子晗 , 丰镇平 . 考虑进口旋流的涡轮静叶流动传热的颗粒物沉积效应 [J]. | 西安交通大学学报 , 2021 , 55 (07) : 61-70 . |
MLA | 杨星 et al. "考虑进口旋流的涡轮静叶流动传热的颗粒物沉积效应" . | 西安交通大学学报 55 . 07 (2021) : 61-70 . |
APA | 杨星 , 郝子晗 , 丰镇平 . 考虑进口旋流的涡轮静叶流动传热的颗粒物沉积效应 . | 西安交通大学学报 , 2021 , 55 (07) , 61-70 . |
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Abstract :
本发明公开了一种涡轮导叶端壁复合冷却结构,第一气膜孔包括多排,间隔布置在导叶端壁上,导叶端壁通过冲击腔前缘侧板和冲击腔尾缘侧壁连接冲击板,冲击板上布置有多排冲击孔,冲击孔与第一气膜孔之间为叉排布置,在冲击腔尾缘侧壁上布置有第二气膜孔,冷却空气经冲击孔冲击导叶端壁内侧形成冲击横流,冲击横流分别经第一气膜孔和第二气膜孔实现端壁外部气膜冷却和下游端壁的二次冷却。本发明通过兼顾端壁内部冲击冷却和外部气膜冷却的性能提升,并充分发挥两者的协同效应,有效提高了端壁的综合冷却性能,同时利用冷气对下游动叶端壁的二次冷却效应,减少端壁的冷气使用量,有利于提高航空发动机的总体性能。
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GB/T 7714 | 杨星 , 丰镇平 . 一种涡轮导叶端壁复合冷却结构 : CN202110616532.8[P]. | 2021-06-02 . |
MLA | 杨星 et al. "一种涡轮导叶端壁复合冷却结构" : CN202110616532.8. | 2021-06-02 . |
APA | 杨星 , 丰镇平 . 一种涡轮导叶端壁复合冷却结构 : CN202110616532.8. | 2021-06-02 . |
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Abstract :
本发明公开了一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构,包括涡轮静叶、静叶端壁、静叶端壁上游盘腔间隙和预旋结构;预旋结构为涡轮静叶缩小数倍后反向安装于叶栅通道进口前的端壁上而组成的收缩通道;泄漏流由静叶端壁上游盘腔间隙流向叶栅通道时,首先在预旋结构中产生与端壁横向压力梯度方向相反的速度分量,并且被加速后形成指向端壁通道压力面侧具有更大动量的泄漏流,从而有利于扩大泄漏流对端壁的冷却覆盖面积。本发明解决了泄漏流只能覆盖端壁通道吸力面侧狭小区域的技术难题,数值模拟结果发现,与无预旋结构的端壁相比,本发明预旋结构在相同泄漏流流量下可以很好地覆盖端壁压力面侧,并且总体上将泄漏流的冷却有效度提高约150%。
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GB/T 7714 | 杨星 , 丰镇平 . 一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构 : CN202110446869.9[P]. | 2021-04-25 . |
MLA | 杨星 et al. "一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构" : CN202110446869.9. | 2021-04-25 . |
APA | 杨星 , 丰镇平 . 一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构 : CN202110446869.9. | 2021-04-25 . |
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Abstract :
为了掌握颗粒污染物在航空发动机涡轮中的迁移规律,研究高温涡轮部件中颗粒物的沉积效应,采用数值模拟方法,结合用户自定义函数和动网格技术,在航空发动机真实运行条件下针对高压涡轮第一级静叶,研究了涡轮进口旋流对颗粒物迁移及沉积规律的影响,对比了不同颗粒物温度下叶片表面的沉积特性,并详细分析了颗粒物沉积前后叶栅通道中流场结构、出口气动损失及叶片表面换热系数的变化规律.结果表明:进口旋流对颗粒物的迁移规律及沉积特性改变十分明显,并使得相邻叶片表面的沉积分布规律不再相同;颗粒物温度仅对沉积效率有影响,不会改变颗粒物在叶片表面的沉积规律;颗粒物沉积后,由于叶栅通道面积变窄,主流马赫数会有所提高,再加上叶片型线发生改变,叶栅出口的气动损失明显增大;在存在进口旋流时,颗粒物发生沉积后,叶片表面的换热系数并不一定会增大,主要由进口旋流和叶片沉积物的综合作用决定.
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GB/T 7714 | 杨星 , 郝子晗 , 丰镇平 . 考虑进口旋流的涡轮静叶流动传热的颗粒物沉积效应 [J]. | 西安交通大学学报 , 2021 , 55 (7) : 61-70 . |
MLA | 杨星 et al. "考虑进口旋流的涡轮静叶流动传热的颗粒物沉积效应" . | 西安交通大学学报 55 . 7 (2021) : 61-70 . |
APA | 杨星 , 郝子晗 , 丰镇平 . 考虑进口旋流的涡轮静叶流动传热的颗粒物沉积效应 . | 西安交通大学学报 , 2021 , 55 (7) , 61-70 . |
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Abstract :
在实验室条件下实现航空发动机真实条件下的主流/冷气温比十分困难,因此为了能够在常温下开展叶片综合冷却性能的科学评估,有必要开展叶片综合冷却有效度评价指标的研究。本文在覆盖航空发动机真实运行工况的大温比范围内,采用数值方法对新定义的与温比无关的叶片综合冷却有效度评价指标进行了评估与验证,分析了异性气体对叶片综合冷却有效度的影响规律。结果表明:基于驱动温度的新定义,叶片综合冷却有效度不再随主流/冷气的温比发生变化;比热容通量比是影响综合冷却有效度的重要因素,因此在实验室中采用异性气体作为冷气开展叶片综合冷却性能评估会导致预测误差。
Keyword :
涡轮叶片 耦合换热 数值分析 温比 综合冷却有效度
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GB/T 7714 | 杨星 , 汪翔宇 , 丰镇平 . 涡轮叶片综合冷却有效度评价指标研究 [J]. | 工程热物理学报 , 2020 , 41 (7) : 1642-1648 . |
MLA | 杨星 et al. "涡轮叶片综合冷却有效度评价指标研究" . | 工程热物理学报 41 . 7 (2020) : 1642-1648 . |
APA | 杨星 , 汪翔宇 , 丰镇平 . 涡轮叶片综合冷却有效度评价指标研究 . | 工程热物理学报 , 2020 , 41 (7) , 1642-1648 . |
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