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气膜抽吸作用下透平叶片冲击冷却的一维管网计算方法研究
1
作者
包林焌
刘钊
+1 位作者
张韦馨
丰镇平
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期65-77,共13页
为了研究透平叶片冲击冷却结构的一维管网计算方法,利用Python自主编制了一维管网程序。分别选取平板冲击冷却、有无靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却模型为研究对象,通过分析冲击冷却的内部流动换热特性,提出了局部阻力修正方法,并考虑了气...
为了研究透平叶片冲击冷却结构的一维管网计算方法,利用Python自主编制了一维管网程序。分别选取平板冲击冷却、有无靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却模型为研究对象,通过分析冲击冷却的内部流动换热特性,提出了局部阻力修正方法,并考虑了气膜抽吸的作用,提出了靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却的换热修正方法。将管网计算结果分别与实验数据以及经湍流模型验证和网格无关性考核后的三维计算流体动力学(CFD)计算结果进行对比,对所编制的一维管网程序进行了验证。结果表明:所编制的一维管网程序在计算平板冲击冷却时计算精度较高,计算结果与实验数据吻合较好,相对误差不超过12.4%。对于前缘冲击冷却,经局部阻力修正后的一维管网程序流动计算结果误差较小,与三维CFD计算结果基本一致。由于气膜抽吸的作用,靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却的计算精度有待进一步改进。综合考虑了气膜孔结构参数以及气膜孔出流比的影响后,提出了换热修正因子,并设计了管网模型的修正方案,经修正后靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却的管网计算精度显著提高,相对误差基本在10%左右。
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关键词
冲击冷却
管网计算
气膜抽吸
修正方法
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职称材料
燃气透平叶片前缘冲击/气膜复合冷却的管网耦合方法研究
2
作者
包林焌
刘钊
+1 位作者
张韦馨
丰镇平
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期114-127,共14页
为方便燃气透平叶片前缘冲击/气膜复合冷却结构的设计与研发,提出了一种管网耦合计算方法。利用Python编制了叶片冷却结构设计的一维管网程序,并采用冲击冷却的实验结果对管网程序进行了验证;结合ANSYS CFX三维数值计算软件,搭建了用于...
为方便燃气透平叶片前缘冲击/气膜复合冷却结构的设计与研发,提出了一种管网耦合计算方法。利用Python编制了叶片冷却结构设计的一维管网程序,并采用冲击冷却的实验结果对管网程序进行了验证;结合ANSYS CFX三维数值计算软件,搭建了用于叶片前缘冲击/气膜复合冷却的管网耦合设计计算平台,设计了用于计算内部流场的管网模型,并提出了管网耦合计算中的外部气膜冷却修正方法;通过与经湍流模型验证和网格无关性考核后的三维气热耦合计算结果进行对比分析,验证了管网耦合计算方法的可靠性。结果表明:所设计的管网模型对叶片内部冷却具有较好的模拟精度,可用于管网耦合过程中内部流场的计算;与三维气动计算相比,采用气膜冷却修正方法得到的平均气膜冷却效率的相对误差在2.18%~12.2%之间,验证了气膜冷却修正方法的可靠性;管网耦合计算结果与三维气热耦合计算结果吻合良好,两种方法计算的叶片壁面温度分布一致,但采用管网耦合方法可以大大节约计算时间,耗时为三维气热耦合计算的1/18。管网耦合计算方法可应用于叶片前缘冲击/气膜复合冷却的设计与研究。
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关键词
冲击/气膜复合冷却
管网计算
管网耦合
气膜冷却修正
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职称材料
涡轮导叶双层壁冷却结构设计的管网耦合计算方法研究
3
作者
包林焌
许瑶
+1 位作者
刘钊
丰镇平
《推进技术》
2025年第4期203-217,共15页
为方便涡轮导叶双层壁冷却结构的设计与研发,对用于双层壁冷却结构设计的管网耦合计算方法进行了研究。利用Python编制了求解双层壁冷却叶片内部流动的一维管网计算程序,结合ANSYS CFX计算软件,搭建了管网耦合设计计算平台;以MarkⅡ叶...
为方便涡轮导叶双层壁冷却结构的设计与研发,对用于双层壁冷却结构设计的管网耦合计算方法进行了研究。利用Python编制了求解双层壁冷却叶片内部流动的一维管网计算程序,结合ANSYS CFX计算软件,搭建了管网耦合设计计算平台;以MarkⅡ叶片为原型初步设计了气膜冷却方案,利用源项法模拟了气膜冷却的作用效果,提出了管网耦合计算的气膜冷却修正方法;将修正后的管网耦合计算方法应用于涡轮导叶双层壁冷却结构方案设计,结合三维气热耦合数值计算对管网耦合计算结果进行了验证与分析。结果表明:利用源项法可以模拟气膜冷却的作用效果,并节省约95%的计算时间;与三维气热耦合数值计算相比,气膜冷却修正后的管网耦合计算方法得到了相似的温度及换热系数分布;利用管网耦合计算方法设计的双层壁冷却结构方案具有较好的冷却性能,且耗时约为全三维气热耦合的1/12,在设计前期可利用该方法快速并准确地对方案的合理性进行评估。
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关键词
涡轮导叶
管网耦合计算
冷却结构设计
双层壁冷却
气膜冷却
修正方法
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职称材料
题名
气膜抽吸作用下透平叶片冲击冷却的一维管网计算方法研究
1
作者
包林焌
刘钊
张韦馨
丰镇平
机构
西安交通大学能源与动力工程学院
出处
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期65-77,共13页
基金
国家自然科学基金资助项目(52076168)。
文摘
为了研究透平叶片冲击冷却结构的一维管网计算方法,利用Python自主编制了一维管网程序。分别选取平板冲击冷却、有无靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却模型为研究对象,通过分析冲击冷却的内部流动换热特性,提出了局部阻力修正方法,并考虑了气膜抽吸的作用,提出了靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却的换热修正方法。将管网计算结果分别与实验数据以及经湍流模型验证和网格无关性考核后的三维计算流体动力学(CFD)计算结果进行对比,对所编制的一维管网程序进行了验证。结果表明:所编制的一维管网程序在计算平板冲击冷却时计算精度较高,计算结果与实验数据吻合较好,相对误差不超过12.4%。对于前缘冲击冷却,经局部阻力修正后的一维管网程序流动计算结果误差较小,与三维CFD计算结果基本一致。由于气膜抽吸的作用,靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却的计算精度有待进一步改进。综合考虑了气膜孔结构参数以及气膜孔出流比的影响后,提出了换热修正因子,并设计了管网模型的修正方案,经修正后靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却的管网计算精度显著提高,相对误差基本在10%左右。
关键词
冲击冷却
管网计算
气膜抽吸
修正方法
Keywords
impingement cooling
flow network calculation
film coolant extraction
correction method
分类号
TK474.7 [动力工程及工程热物理—动力机械及工程]
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职称材料
题名
燃气透平叶片前缘冲击/气膜复合冷却的管网耦合方法研究
2
作者
包林焌
刘钊
张韦馨
丰镇平
机构
西安交通大学能源与动力工程学院
出处
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期114-127,共14页
基金
国家自然科学基金资助项目(52076168)
文摘
为方便燃气透平叶片前缘冲击/气膜复合冷却结构的设计与研发,提出了一种管网耦合计算方法。利用Python编制了叶片冷却结构设计的一维管网程序,并采用冲击冷却的实验结果对管网程序进行了验证;结合ANSYS CFX三维数值计算软件,搭建了用于叶片前缘冲击/气膜复合冷却的管网耦合设计计算平台,设计了用于计算内部流场的管网模型,并提出了管网耦合计算中的外部气膜冷却修正方法;通过与经湍流模型验证和网格无关性考核后的三维气热耦合计算结果进行对比分析,验证了管网耦合计算方法的可靠性。结果表明:所设计的管网模型对叶片内部冷却具有较好的模拟精度,可用于管网耦合过程中内部流场的计算;与三维气动计算相比,采用气膜冷却修正方法得到的平均气膜冷却效率的相对误差在2.18%~12.2%之间,验证了气膜冷却修正方法的可靠性;管网耦合计算结果与三维气热耦合计算结果吻合良好,两种方法计算的叶片壁面温度分布一致,但采用管网耦合方法可以大大节约计算时间,耗时为三维气热耦合计算的1/18。管网耦合计算方法可应用于叶片前缘冲击/气膜复合冷却的设计与研究。
关键词
冲击/气膜复合冷却
管网计算
管网耦合
气膜冷却修正
Keywords
compound impingement and film cooling
flow network calculation
flow network coupling
film cooling correction
分类号
TK474.7 [动力工程及工程热物理—动力机械及工程]
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职称材料
题名
涡轮导叶双层壁冷却结构设计的管网耦合计算方法研究
3
作者
包林焌
许瑶
刘钊
丰镇平
机构
西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所
出处
《推进技术》
2025年第4期203-217,共15页
基金
国家科技重大专项(J2019-Ⅲ-0007-0050)。
文摘
为方便涡轮导叶双层壁冷却结构的设计与研发,对用于双层壁冷却结构设计的管网耦合计算方法进行了研究。利用Python编制了求解双层壁冷却叶片内部流动的一维管网计算程序,结合ANSYS CFX计算软件,搭建了管网耦合设计计算平台;以MarkⅡ叶片为原型初步设计了气膜冷却方案,利用源项法模拟了气膜冷却的作用效果,提出了管网耦合计算的气膜冷却修正方法;将修正后的管网耦合计算方法应用于涡轮导叶双层壁冷却结构方案设计,结合三维气热耦合数值计算对管网耦合计算结果进行了验证与分析。结果表明:利用源项法可以模拟气膜冷却的作用效果,并节省约95%的计算时间;与三维气热耦合数值计算相比,气膜冷却修正后的管网耦合计算方法得到了相似的温度及换热系数分布;利用管网耦合计算方法设计的双层壁冷却结构方案具有较好的冷却性能,且耗时约为全三维气热耦合的1/12,在设计前期可利用该方法快速并准确地对方案的合理性进行评估。
关键词
涡轮导叶
管网耦合计算
冷却结构设计
双层壁冷却
气膜冷却
修正方法
Keywords
Turbine vane
Flow network coupling
Cooling structure design
Double wall cooling
Film cooling
Correction method
分类号
V231 [航空宇航科学技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
气膜抽吸作用下透平叶片冲击冷却的一维管网计算方法研究
包林焌
刘钊
张韦馨
丰镇平
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
燃气透平叶片前缘冲击/气膜复合冷却的管网耦合方法研究
包林焌
刘钊
张韦馨
丰镇平
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
涡轮导叶双层壁冷却结构设计的管网耦合计算方法研究
包林焌
许瑶
刘钊
丰镇平
《推进技术》
2025
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职称材料
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