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叶片前腔高阻塞比肋化通道换热特性实验研究(4)

来源:地学前缘 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-05-01
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。

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文章来源:《地学前缘》 网址: http://www.dxqyzz.cn/qikandaodu/2021/0501/495.html



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