- · 《地学前缘》栏目设置[09/07]
- · 《地学前缘》数据库收录[09/07]
- · 《地学前缘》收稿方向[09/07]
- · 《地学前缘》投稿方式[09/07]
- · 《地学前缘》征稿要求[09/07]
- · 《地学前缘》刊物宗旨[09/07]
叶片前腔高阻塞比肋化通道换热特性实验研究(4)
作者:网站采编关键词:
摘要:图11 肋倒角-肋高比r/e对Nu/Nu0的影响(Re=30 000,e/d=0.2,w/p=0.1) 4.4 肋宽-肋间距比w/p对无量纲对流换热系数的影响 图12示出了肋宽/肋间距比w/p对有肋侧、无肋侧和
图11 肋倒角-肋高比r/e对Nu/Nu0的影响(Re=30 000,e/d=0.2,w/p=0.1)
4.4 肋宽-肋间距比w/p对无量纲对流换热系数的影响
图12示出了肋宽/肋间距比w/p对有肋侧、无肋侧和前缘Nu/Nu0的影响。可以看到,随着w/p的增大,Nu/Nu0均呈现先增大后减小的变化趋势,这说明w/p过大或过小均不利于强化换热。分析原因如下:粗糙肋强化通道表面换热的原因主要在于肋会对气流产生扰动,使流体在肋后会出现分离和再附着现象,流体的再附着加剧了对壁面的冲刷,使流体与壁面之间的换热增强,壁面温度降低,对流换热系数增大。本文肋间距p均保持不变,当w/p为较大值(如0.16)时,肋宽增加,肋间光滑表面的流向距离减小,同时通道的有效流通面积相对来说有所下降,导致流体的再附着现象减弱甚至消失,流体与壁面之间的热交换能力下降,肋间光滑壁面的温度升高,对流换热系数较低;当w/p为较小值(如0.04)时,分离和再附着区域在流向上所占的比例较小,在再附着区域之后,流体边界层开始发展,边界层厚度逐渐增加,流体的换热能力逐渐下降,且这种流体横掠平板的对流换热现象在流动中占据主导作用,使得壁面的平均换热系数亦较低。综上可知,在实验参数范围内,w/p存在一个最优值,此时的换热强化比最高,但是有肋侧、无肋侧和前缘所对应的最优值并不相同。
图12 肋宽-肋间距比w/p对Nu/Nu0的影响(Re=,e/d=0.2,r/e=0.1)
5结论
为了研究涡轮叶片前腔高阻塞比肋化通道的流动换热特性,采用实验的方法分别测量了前腔通道有肋侧、无肋侧和前缘3个区域的对流换热系数,研究了阻塞比、肋倒角-肋高比、肋宽-肋间距比以及进口Re等几何和流动参数对换热的影响,结果表明:
1) 有肋侧、无肋侧和前缘的展向平均对流换热系数在流向上大致呈周期性分布,且整体变化趋势不受Re的影响;
2) 随着进口Re的增加,通道的对流换热系数显著增大;
3) 在实验参数范围内,阻塞比的增加有利于通道的强化换热,且这种趋势不随进口Re的增大而改变;
4) 肋倒角-肋高比对换热的影响较小,当肋倒角-肋高比增大时,有肋侧的强化换热效果逐渐减弱,前缘和无肋侧则经历一个先稍有增强后略微减弱的过程,但变化幅度很小;
5) 肋宽-肋间距比过大或过小均不利于肋化通道的强化换热,存在一个最优的中间值使得换热强化比最高,但通道不同区域对应的最优值并不一致。
[1] HAN J C,DUTTA S,EKKAD S.Gas turbine heat transfer and cooling technology[M].New York:CRC press,2012.
[2] HAN J C,OU S,PARK J S,et heat transfer in rectangular channels of narrow aspect ratios with rib turbulators[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,1989,32(9):1619-1630.
[3] EKKAD S V,HAN J heat transfer distributions in two-pass square channels with rib turbulators[J].International Journal of Heat & Mass Transfer,1997,40(11):2525-2537.
[4] ZHANG C,WANG Z,KANG J.Flow and Heat Transfer in a High-Aspect-Ratio Rib-Roughed Cooling Channel with Longitudinal Intersecting Ribs[J].Journal of Applied Mechanics and Technical Physics,2018,59(4):679-686.
[5] TONG M L,SHYY W C,CHIH Y H,et of Rotating Directions on Hydrothermal Characteristics of a Two-Pass Parallelogram Channel With Detached Transverse Ribs[J].Journal of Heat Transfer,2018,140(10):.
[6] 曾文明,谭晓茗,单勇.肋片结构的冲击强化换热特性研究[J].重庆理工大学学报(自然科学),2018,32(9):55-60.
[7] BOUDJEMAA O,AMINA M,ABDELAZIZ Flow Passage Through a Hot Ribbed Channel:Effect of First Rib Width[J].Journal of Thermal Science and Engineering Applications,2018,10(5):0.
[8] LE A P,KAPAT J S.Effect of Rib Width on the Heat Transfer Enhancement of a Rib-Turbulated Internal Cooling Channel[C]//ASME 2009 International Mechanical Engineering Congress and Exposition.[S.l.]:American Society of Mechanical Engineers,2009:2157-2166.
[9] LIU Y H,WRIGHT L M,FU W L,et al.Rib spacing effect on heat transfer and pressure loss in a rotating two-pass rectangular channel (AR= 1:2) with 45-degree angled ribs[C]//ASME Turbo Expo 2006:Power for Land,Sea,and Air.[S.l.]:American Society of Mechanical Engineers,2006:363-373.
[10]孙岳.燃气轮机叶片内置扰流肋的流动与换热数值研究[D].长春:东北电力大学,2017.
[11]LAU S C,KUKREJA R T,MCMILLIN R of V-shaped rib arrays on turbulent heat transfer and friction of fully developed flow in a square channel[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,1991,34(7):1605-1616.
[12]王德强,饶宇,张鹏,等.涡轮叶片内冷通道高性能肋流动与传热[J].工程热物理学报,2018,39(1):55-61.
[13]TASLIM M E,SPRING S of turbulator profile and spacing on heat transfer and friction in a channel[J].Journal of Thermophysics and Heat Transfer,1994,8(3):555-562.
文章来源:《地学前缘》 网址: http://www.dxqyzz.cn/qikandaodu/2021/0501/495.html
上一篇:浅层超稠油驱泄复合开发蒸汽前缘形态研究
下一篇:右侧胸锁乳突肌前缘支气管囊肿例