机匣内部环腔结构冲击换热特性研究

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1、中图分类号：V231.1论文编号：102870218-SZ010学科分类号：085206硕士学位论文机匣内部环腔结构冲击换热特性研究研究生姓名崔成成专业类别工程硕士专业领域动力工程指导教师杨卫华教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一七年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringInvestigationontheImpactHeatTr

2、ansferCharacteristicsofAnnularCavityStructureinCasingAThesisinPowerEngineeringByCuiChengchengAdvisedbyProf.YangWeihuaSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2017承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果

3、。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要航空发动机涡轮机匣内部空气流道结构异常复杂，呈现出突扩、突缩、障碍凸起、凹槽及冲击射流等局部特征。这些局部复杂结构（

4、尤其是冲击射流结构）使机匣内部换热呈现出强烈的局部特征，因此需要针对这些局部结构开展换热特性研究。本文以机匣内部环腔结构为对象，采用实验研究与数值模拟相结合的方法，分析了不同冲击雷诺数下相对冲击高度、相对周向孔间距、冲击角度、冲击孔排数、冲击孔排布方式、初始横流以及周向泄漏对冲击靶面的换热特性的影响，在所研究的参数范围内得出以下结论：（1）对于本文研究的所有结构，冲击靶面上的换热强度随冲击雷诺数的增大而增强。（2）相对冲击高度为3时冲击靶面上滞止区的换热强度在3种结构中最强；相对冲击高度为9时冲击靶

5、面上的平均换热强度最强。（3）冲击孔相对周向孔间距越小，冲击孔周向排布越密集，冲击靶面上的平均换热强度越强；冲击孔排数越多，冲击孔轴向排布越密集，冲击靶面上的平均换热强度越强。（4）冲击孔叉排时所对应的冲击靶面上的平均换热强度要比顺排时强。（5）初始横流的加入可以增强冲击靶面上的换热强度，并且同一冲击雷诺数下横流流量比越大，冲击靶面上的整体换热强度越强；周向泄漏的存在会削弱冲击靶面上的换热强度。关键词：冲击换热，射流，对流换热系数，相对冲击高度，冲击角度，相对周向孔间距I机匣内部环腔结构冲击换热特性

6、研究ABSTRACTThestructureoftheairpassageintheaero-engineturbinecasingisverycomplex,whichpresentssomelocalcharacteristics,suchassuddenexpansion,contraction,obstaclebulge,grooveandimpingingjet.Theselocalcomplexstructures(especiallytheimpingingjetstructure)m

7、aketheheattransferinthecasinghavestronglocalcharacteristics,soitisnecessarytohaveaninvestigationontheheattransfercharacteristicsoftheselocalstructures.Inthispaper,theannularcavitystructureinsidethecasingisstudiedbythecombinationofexperimentandnumerical

8、simulation.Theinfluenceoftherelativeimpactheight,therelativecircumferentialholespacing,theimpactangle,therownumberofimpactholes,thearrangementoftheimpacthole,theinitialcrossflowandthecircumferentialleakageontheheattransfercharacteristic