温度分布对自由盘层流换热的影响

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1、2010年第36麓第4期Vo1．36No．4Aug，2010温度分布对自由盘层流换热的影响吕品，王成明，赵熙，徐国强(北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191)摘要：在盘面过余温度为半径的多项式分布的第l类热边界条件下，对自由盘不可压层流流动和换热进行了数值模拟，盘面局部努赛尔数的计算值与理论解相比符合很好。计算结果表明：过余温度成倍变化时，盘面局部努赛尔数不受影响；过余温度按n次单项式分布时，盘面的局部努赛尔数与所有按n次多项式分布时所得局部努赛尔数相比为最大；过余温度为任意多项式分布时，盘面局部努赛尔数数值上介于过余温度单独按该多项式的最高次和最低次分布所得到的局部

2、努赛尔数之间，且随最高次项系数的增大而增大、随最低次项系数的增大而减小、随着中间次数项的系数在低半径区域增大而增大在高半径区域增大而减小。通过对计算数据的分析，给出和验证了过余温度按任意多项式分布时盘面局部努赛尔数的计算公式。关键词：自由盘；流动；换热：温度边界条件；涡轮盘吕品f1963)，女，副教授，主要从事工程热物理研究。EfectofTemperatureDistributiononLaminar收稿日期：2009—11—10HeatTransferforFreeDiskLVPin，WANGCheng—ming，ZHaoXi，XUGuo—qiang(Propulsion，Be

3、ihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：WithFirstheatboundaryconditionthatpolynomialdistributiontakingdisksurfacesurplustemperatureaSradi~，thenumericalsimulationofflowandheattrans~rforthefreediskincompressiblelaminarwasconducted．ThecalculationofdiskNussehnumberwellconformedto如theorysoluti

4、on．TheresultsshowthatthedisksurfaceNusseltnumberisconstantwhensurplustemperaturechangeinmultiple，ismaximumtamongallthelocalNussehnumberobtainedaccordingtopolynomialdistributionwithexponentnwhensurplustemperatureisdistributedonmonomialexpressionwithexponentn，isbetweenthelocalNussehnumberobtaine

5、daccordingtOpolynomialdistributionwithmaximumandminmuwexponents，andincreaseswithmaximumexponentcoefficient，decreaseswiththeminimumexponentcoe]ficient，andincreaseswithintermediateexponentcoeficientatlowradiuregains，decreaseswiththeintermediateexponentcoefficientathighradiuregains．Byinganalyzing

6、calculateion，theformulaforcalculatingdiskSUrffleelocalNusseltnutJ'~berwithsurplustemperatureisdistributedonanypolynominal(Irepresentedandvalidate．Keywords：freedisk；flow；heattransfer；temperatureboundarycondition；turbinedisk1引言自由盘是指在无限大空间里：流动和换热是研究实际发动机中：腔可简化成自由盘I1J。以一定角速度旋转的圆盘，远离复杂盘腔内流动和换热的基础，对

7、自由盘层流流动，Von转盘的流体静止，研究自由盘的：如在某些情况下，转静系旋转盘：karman[]通过相似变换，将控制自吕品嚣：温度分布妁自由盘层濂换热晌响B／9由盘附近流体流动的偏微分方程单侧的流体域，如图1所示。旋转Pa(Pf在开放边人流时为总压，出流转化为常微分方程并求解，得到自轴为轴，计算域沿轴向范围为时为静压)；给定温度r,=3ooK。(4)由盘的局部流量系数和盘面单侧10，沿径向范围为5R；由于流体旋转轴，z轴为旋转轴，该轴上径力矩系数；对盘面换热，给定盘