旋转带肋回转通道流动换热数值模拟.pdf

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1、第48卷第2期西安交通大学学报Vo1．48NO．22014年2月JOURNALOFXI’ANJIAOTONGUNIVERSITYFeb．2O14DOI：10．7652／xjtuxb201402021旋转带肋回转通道流动换热数值模拟赵曙，朱惠人，郭涛，张丽，孙瑞嘉。(1．西北工业大学动力与能源学院，710072，西安；2．中国航空动力机械研究所，412002，湖南株洲)摘要：为进一步了解涡轮动叶旋转内冷通道的流动换热规律，选取动叶内通道的相似放大模型进行实验和数值模拟研究。通道进口雷诺数为17000，3个

2、出口的流量分配比为1：2：1，旋转半径与水力直径比为46．4，旋转数分别为0和0．09。静止实验测量了沿程静压系数和努赛尔数(Nu)分布，三维数值模拟了旋转通道内部涡结构对流动换热的影响。结果表明：旋转造成通道涡偏移，改变了速度场分布，使哥氏力指向的壁面附近流速增加；旋转离心力使径向出流沿程静压系数逐渐增加，径向入流沿程静压系数迅速降低；肋扰流涡使沿程展向平均Nu呈多波峰状分布；转弯回流涡使得转弯下游通道的Nu不对称分布；旋转促使内通道的流体偏向哥氏力指向的壁面，增加了径向出流压力面和径向入流吸力面的N

3、u。关键词：涡轮叶片；带肋通道；旋转；对流传热；数值计算中图分类号：V231．1文献标志码：A文章编号：0253-987X(2014)02—0125—06NumericalPredictionsofFlowandHeatTransferforRotatingInternalCoolingChannelswithRibTurbulatorsZHAoShu，ZHUHuiren，GUOTao，ZHANGLi，SUNRuijia。(1．CollegeofPowerandEnergy，NorthwesternPo

4、lytechnicalUniversity，Xi’an710072，China2．ChinaAviationPowerMachineryResearchInstitute，Zhuzhou，Hunan412002，China)Abstract：Toinvestigateflowandheattransferinarotatinginternalchannelofthemovingblade，experimentsandnumericalsimulationsforasimilarlyamplifiedch

5、annelmodelwith90。ribsareconducted．TheinletReynoldsnumber，flowratedistributionratioandgeometricdimensionlessratioaretakenas17000，1：2：1and46．4respectively，therotatingnumberisconsideredas0and0．09．Theheattransfercoefficientdistributionandstaticpressurecoeffi

6、cientareexaminedbyexperiments．Theeffectsofvortexonflowandheattransferinrotatinginternalcoolingpassageareachievedwith3-Dnumericalsimulation．Theresultsshowthatvortexshiftinrotatingchannelchangesvelocityfield，andthestaticpressurecoefficientincreasesalongrad

7、ialoutflowanddecreasesalongradialinflowduetocentrifugalforce．ThelaterallyaveragedNudistributesinmultiple—peakformastheresultofsecondaryflowinducedbyribturbulators．TheNudistributiondownstreamofturningareagetsasymmetricduetoturningeddy．Thefluidshifttendsto

8、wardthewallthattheCoriolisforcepointsto．Consequently，theNuontheradialoutflowpressuresurfaceandradialinflowsuctionsurfaceincreases．Keywords：turbineblade；ribbedchannel；rotating；convectiveheattransfer；numericalSjmu1ation收稿日期：