【摘 要】
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为掌握交错肋冷却结构应用在涡轮叶片不同区域的流动传热性能,针对一种交错肋冷却结构在三种不同流动配置中在等质量流量和子通道雷诺数工况下进行了数值计算研究.三种流动配置包含了径向流动配置(RFC),横向流动配置(CFC)和转折流动配置(TFC).通过比较本研究得到的数值模拟结果与公开文献中的实验数据,定性定量地验证了数值计算的有效性.在等冷却质量流量下,RFC配置拥有最高的平均努塞尔数和压力损失,而CFC和TFC配置的平均传热性能相似且明显降低,但压力损失大大减少.在相同的子通道雷诺数下,三种流动配置下的交错
【机 构】
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上海交通大学 机械与动力工程学院,上海 200240
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为掌握交错肋冷却结构应用在涡轮叶片不同区域的流动传热性能,针对一种交错肋冷却结构在三种不同流动配置中在等质量流量和子通道雷诺数工况下进行了数值计算研究.三种流动配置包含了径向流动配置(RFC),横向流动配置(CFC)和转折流动配置(TFC).通过比较本研究得到的数值模拟结果与公开文献中的实验数据,定性定量地验证了数值计算的有效性.在等冷却质量流量下,RFC配置拥有最高的平均努塞尔数和压力损失,而CFC和TFC配置的平均传热性能相似且明显降低,但压力损失大大减少.在相同的子通道雷诺数下,三种流动配置下的交错肋通道展现出相似的传热强化性能,但TFC配置的压力损失最小.在研究范围内,在RFC配置中肋表面的平均换热比主表面的平均换热约高出16.3％,而在CFC配置和TFC配置中该值则分别高出38.2％以及30.6％.不同的流动配置会引发子通道内不同的流动特性,包括流动转折和子通道间的交互作用.
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为准确评估涡扇发动机冠状喷口的气动性能,提出了一种基于流量守恒的出口定义方式,并验证该出口定义方式与物理出口的一致性,对冠状喷口在设计点和非设计点工况下的气动性能进行了系统性评估与考察.结果表明:在设计点工况下,冠状喷口外形参数中,内切角对推力性能影响最大、齿数影响次之、齿长影响最小;冠状喷口下游流向涡对是导致剪切层增厚、湍动能衰减、核心区长度减小的主要原因;在非设计点工况下,冠状喷口可有效降低出口附近的激波强度,使其堵塞状态压比远高于基础构型喷管.
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利用超声悬浮的方法为液滴提供静止、无接触初始条件,用高速摄影机拍摄液滴,研究不同直径乙醇液滴在Weber数5～90,脉冲气流冲击作用下的变形与运动特性.研究结果表明,随着韦伯数的增大,液滴先后产生常见的袋状破碎、袋状/蕊心破碎、羽状/液膜稀释破碎.不同破碎模式在本质上都是袋状破碎,包括边缘环袋破碎与液核多袋破碎.Weber数越大,边缘环袋破碎作用越弱,液核多袋破碎越占据主导地位.乙醇液滴的迎风面顶点纵向运动遵循匀加速规律,其无量纲位移与无量纲时间符合二次函数关系式.液滴在横向的扩散过程分为两个阶段:一个是
为了促进空气涡轮火箭发动机燃烧室内来自压气机的空气和流经涡轮的富燃燃气的掺混与燃烧,基于空气涡轮火箭发动机燃烧室入口结构参数设计了波瓣混合器,并采用数值模拟方法通过调整张角及瓣宽比对波瓣结构进行优化.结果表明:(1)保持外张角不变,增大波瓣内张角可以有效改善内涵燃料在燃烧室中心轴附近区域燃烧不完全的状况;(2)在内、外张角相同的条件下,通过减小瓣宽b2使瓣宽比Bˉ大于1可以提升掺混及燃烧效率;(3)相对于非反应流动,波瓣诱导流向涡在反应流中强度更高,沿径向向外移动的速度也更快;(4)带有波瓣结构的燃烧室内
为研究Zukauskas关联式在计算微细换热管束管外换热特性上的适用性,利用数值分析方法,在分析空气横掠微细管束换热特性基础上,发现空气横掠管束入口几排换热管的换热尤为强烈,温降过程沿着流动方向呈现由急变缓的特点,剧烈的温度变化造成Zukauskas关联式按照一般均物性方法计算时,计算结果偏高27％以上;对比分析可知,过于剧烈的温度变化使基于换热管束整体给出的对数平均温差作为平均换热温差的处理方法不再适用;根据空气温度变化的特点,按照流动方向将换热区域分成若干部分,再分别利用Zukauskas关联式计算,
等离子体助燃是一种新型的强化燃烧技术.因此本文创新性地研制了基于旋转滑动弧等离子体的强化燃烧头部,建立了航空发动机三头部燃烧室实验件的等离子体助燃实验平台,验证了该等离子体强化燃烧技术应用于型号发动机燃烧室的可行性.实验研究等离子体助燃在不同余气系数和不同输入电压条件下对平均出口温度、燃烧效率、温度分布系数以及熄火边界的影响.实验结果表明,与正常燃烧相比,施加等离子体助燃后的燃烧效率有明显的提高,在输入电压U0=240V,余气系数α=0.8的工况下,等离子体助燃的燃烧效率提高3.24％.实施等离子体助燃后
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