|
|
题目：
雅宝题库答案：
****此区域为收费内容**** 需支付 1 知识币后可查看，1币=0.01元查看答案
雅宝题库解析：
气膜冷却是航空发动机涡轮叶片上广泛应用的一种冷却技术，气膜冷却性能的改善有助于提高发动机整体循环效率。对于涡轮转子叶片而言，由于其工作在旋转状态，气膜冷却的性能不同于静止状态的测量值，深入理解旋转影响气膜冷却的物理机制，对优化旋转状态气膜冷却的结构设计有重要的指导意义。为了考察旋转对气膜冷却的全面影响，本文采用大涡模拟（LES）对旋转状态的气膜冷却实验进行了模拟，从湍流结构演化的角度解释旋转对气膜轨迹和气膜冷却效率的影响，加深对旋转状态气膜冷却的流动和换热机理的认识，并为这一物理题目的湍流模化提供参考。首先从旋转状态湍流流动和换热的控制方程出发，对旋转影响气膜冷却的方式进行了理论分析。在本文模拟的实验参数范围内，对流动起主要作用的旋转附加力只有哥氏力，会引起气膜轨迹的展向偏移和冷却效率的相应变化，定量表征哥氏力影响的参数主要有吹风比M和旋转数Ro。随后与国外研究机构合作编制了LES并行计算程序，验证了程序预测气膜冷却和旋转状态湍流流动的合理性。对上述两种基本流动现象的分析表明，旋转对气膜轨迹的影响可以从旋转改变湍流结构的角度解释，主要体现在三个方面：气膜冷却固有湍流结构的改变，近壁边界层内湍流结构的改变，上述两种湍流结构的相互作用的改变。为了验证上述理论预测，本文考察旋转数、主流进口条件、吹风比、旋转方向对气膜冷却的流动和换热的影响。参考已有实验选取计算模型和流动参数，计算域是平板单孔气膜冷却模型，计算了两个吹风比M=0.5和1，五个旋转数Ro=0、0.02、0.2、-0.02、-0.2，旋转数为正值和负值分别模拟涡轮转子叶片的吸力面和压力面。静止状态，计算捕捉到气膜冷却特有的湍流结构――发夹涡，通过考察发夹涡的演化揭示了气膜冷却的流动和换热规律。基于LES的计算结果对湍流应力进行了分析，指出了用LES辅助湍流模型改进的一个方向。主流进口给定均匀的来流条件时，旋转仅对射流进入主流（JICF）的过程产生影响，随着旋转数的提高，旋转的影响更明显；旋转使发夹涡发生展向偏移，引起平均流场、湍流场和温度场的展向偏移；旋转削弱了发夹涡的强度，减少了对主流的卷吸和主流向冷气的传热，提高了气膜冷却效率，与实验中观察到的现象一致。主流进口给定充分发展的来流条件时，旋转使来流边界层内产生了湍流结构，增强了冷气的侧向扩散和掺混，降低了气膜冷却效率，扩大了气膜的侧向覆盖范围。两种主流进口条件的对比表明，旋转通过改变来流边界层内的湍流结构对气膜冷却的影响更显著。静止状态，M=1比M=0.5的冷却效果差，归因于高吹风比时射流穿透更强、对主流的卷吸更多、湍流掺混更剧烈。旋转状态， M=1时气膜覆盖范围的增加量没有M=0.5的大，但气膜的流向长度比M=0.5的更长，因为M=1的冷气核心远离壁面，旋转使冷气核心更靠近壁面，在更长的流向范围内提高了冷却效率，但对冷却效率的侧向分布没有显著影响。正向旋转和反向旋转分别使气膜向高半径和低半径方向偏移，M=0.5时，两种旋转方向均提高气膜冷却效率，反向旋转的气膜偏移量较小、冷却效率的峰值较高，与发夹涡卷吸作用的削弱有关。M=1时，正向旋转提高了气膜冷却效率，反向旋转使冷却效率先减小后增大，两种旋转方向的气膜偏移量相差不大，与发夹涡的展向偏移相对应。 |
上一篇：控制机翼分离流的脉冲吹气技术研究下一篇：飞机快卸锁自锁螺母使用寿命研究
|
发表于 2024-1-31 22:18:35
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
QQ登录
