旋转状态下叶片前缘冲击气膜复合冷却的实验和数值研究
| 文献类型 | 学位 |
| 作者 | 吴宏[1] |
| 机构 | 北京航空航天大学 ↓ |
| 授予学位 | 博士 |
| 年度 | 1999 |
| 学位授予单位 | 北京航空航天大学 |
| 语言 | 中文 |
| 关键词 | 旋转叶片;数值计算 |
| 摘要 | 该论文详细推导了在三维贴体坐标系下,流动控制方程从物理平面向计算平面的转化过程.作为实验研究的补充和扩展,在贴体坐标系下,用数值计算的方法,求解了流体动与换热的微分方程组.计算中对气体域和固体域进行共轭计算,即将金属叶片看成是粘性无限大的流体,并将动量方程和能量方程耦合求解.通过和实验解比较,验证实际叶片冲击腔内的流动规律,验证对叶片内部复杂换热规律的分析.通过实验和数值计算的结果的分析,发现气流在旋转叶片腔内的一些流动和换热特片:在进口流动结构影响和离心力的作用下,使得叶片顶部的气流流量大于底部的流量,因此流体存在径向分速度,可能是该径向分速度造成浮片升力对叶片的换热起降低的作用.由于旋转效应的影响,叶片尾缘侧出流口的流量要大于前缘的侧出流口.尾缘的整体换热效果要高于前缘,这可能也是在前缘面和尾缘面上,参与换热的流体流量分配不均的结果.在冲击角点附近区域存在回流区,使得回流区附近的壁面为低换热区,甚至为负换热区.在实验数据结果的分析中,发现是二次流的作用,使得叶片尾缘中部的换热有所加强.在高雷诺数时,很有可能在叶片前缘换热面的底部出现流体倒流现象,使得叶片前缘底部出现强换热区.实验和数据计算的结果表明,在旋转系下,由于流场流动的复杂性,使得各个换热面的平均换热特性都不一样,换热面各个局部区域的换热也不相同,各个影响因素对各换热面的影响也都不同.这些影响因素在流场中是相互起作用,共同影响换热的.总体上看,旋转状态下带气膜出流的叶片冲击流动中,叶片的尾缘换热效果高于叶片前缘;在旋转状态下,雷诺数对流换热的影响,比静止状态下的要小;浮升力的作用使旋转叶片换热降低;而旋转的影响增强了叶片前缘的换热,使叶片尾缘的换热稍有降低.同时该论文对复杂几何边界区域的流动与换热问题,进行了新的数值算法探索.新算法提出了一个压力扩散系数的概念而推导出新的压力方程和压力修正方程.新算法的目标是使得复杂计算域的流动与换热的计算能有以下特点:容易生成网格(在边界采用多边形网格外),编制程序容易,收敛快,能得到较高精度的结果.该文的工作在这方面做了有意义的探索. |
影响因子：
dc:title:旋转状态下叶片前缘冲击气膜复合冷却的实验和数值研究
dc:creator:吴宏
dc:date: publishDate:1753-01-01
dc:type:学位
dc:format: Media：北京航空航天大学
dc:identifier: LnterrelatedLiterature：北京航空航天大学.1999.
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dc: identifier:ISBN:
