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不同等离子体激励强度下气膜冷却特性的大涡模拟研究 被引量：2
1
作者 李国占 陈浮 +1 位作者 李林熹 宋彦萍 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期141-147,共7页
为进一步改善燃气轮机叶片气膜冷却效果,采用大涡模拟(LES)方法对不同等离子体激励强度情况下的平板气膜冷却流场进行了数值模拟研究。结果表明:与无等离子体激励时相比,等离子体激励强度逐渐增至10时射流出口最大流向与法向速度分别增... 为进一步改善燃气轮机叶片气膜冷却效果,采用大涡模拟(LES)方法对不同等离子体激励强度情况下的平板气膜冷却流场进行了数值模拟研究。结果表明:与无等离子体激励时相比,等离子体激励强度逐渐增至10时射流出口最大流向与法向速度分别增大了16%和7%左右,并移向气膜孔的尾缘,而气膜孔前缘附近的法向速度约减小了4%,从而减少了射流迎风面上冷、热气流的掺混;等离子体对气膜孔下游回流区的动量注入效应使得回流区内的流向速度增大,抑制了横流绕流分离旋涡的发展;等离子体气动激励削弱了肾形涡对的强度及其抬升冷却射流的能力,从而提高了气膜冷却效率,中心线气膜冷却效率随激励强度的增大而升高,当激励强度为10时中心线气膜冷却效率最大提高了55%。 展开更多
关键词 大涡模拟 气膜冷却 等离子体激励 平板 肾形涡对
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“月牙形凸台+等离子体激励器”结构改善气膜冷却效果的数值仿真
2
作者 赵子晨 何立明 +2 位作者 张倩 肖阳 代胜吉 《航空工程进展》 CSCD 2016年第2期135-142,共8页
利用等离子体激励器作为改善气膜冷却效果的方法在近年来得到了初步研究,但现阶段改善程度依然有限。提出"月牙形凸台+等离子体激励器"新型气膜冷却结构,通过CFD计算方法分析常规圆形孔、带月牙形凸台和带等离子体气动激励等... 利用等离子体激励器作为改善气膜冷却效果的方法在近年来得到了初步研究,但现阶段改善程度依然有限。提出"月牙形凸台+等离子体激励器"新型气膜冷却结构,通过CFD计算方法分析常规圆形孔、带月牙形凸台和带等离子体气动激励等不同气膜冷却结构的流场特性、温度场特性和冷却效率。结果表明:在圆形孔气膜冷却结构中,流场中形成了肾形涡对,由于肾形涡对使得冷流抬离壁面以及卷吸热流的作用,壁面的冷却效果最差;冷流经过等离子体激励器或月牙形凸台后,流场产生了反肾形涡对,抑制了肾形涡对的结构尺寸和强度,与圆形孔气膜冷却结构相比,气膜冷却效果在展向和流向上得到较大改善;在"月牙形凸台+等离子体激励器"气膜冷却结构中,冷热流掺混后形成的反肾形涡对强度最大,并且显著提高了孔间区域的冷却效率,在各吹风比下气膜冷却效果最佳。 展开更多
关键词 月牙形凸台 等离子体激励器 肾形涡对 反肾形涡对 冷却效率
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等离子体气动激励复合横向槽结构提高气膜冷却效率的数值研究 被引量：1
3
作者 赵子晨 何立明 +2 位作者 肖阳 代胜吉 张倩 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1579-1587,共9页
基于横向槽结构和等离子体气动激励的新型流场调节方法,采用RNG k-ε湍流模型,数值计算分析了常规圆形孔、带横向槽以及带等离子体气动激励等不同气膜冷却结构的流场特性、温度场特性和冷却效率,揭示了等离子体激励器复合横向槽新型气... 基于横向槽结构和等离子体气动激励的新型流场调节方法,采用RNG k-ε湍流模型,数值计算分析了常规圆形孔、带横向槽以及带等离子体气动激励等不同气膜冷却结构的流场特性、温度场特性和冷却效率,揭示了等离子体激励器复合横向槽新型气膜冷却结构的冷却机理及规律。结果表明:圆形孔气膜冷却结构,气膜孔出流与主流混合强烈,在流场中形成了肾形涡对,冷流被逐渐抬离壁面,热流被卷吸到冷流下方,壁面的冷却效果最差;冷流经过等离子体激励器的气动激励后,产生了反肾形涡对,使得肾形涡对的平均涡量减小了42.64%,同时诱导冷流贴壁流动;横向槽的存在使得气膜孔出流在展向分布更宽,更贴近壁面,肾形涡对的强度较弱;在横向槽和等离子体气动激励的共同作用下,反肾形涡对的强度最大,使冷流的展向分布区域更大并贴近壁面流动。与圆形孔气膜冷却结构相比,在吹风比M=1.0下,带等离子体激励器、带横向槽和"等离子体激励器+横向槽"等三种气膜冷却结构的全局平均气膜冷却效率分别提高了181.6%,73.5%和200.5%。 展开更多
关键词 等离子体气动激励 横向槽 肾形涡对 反肾形涡对 气膜冷却效率
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大小孔交替排列对气膜冷却效率的影响 被引量：6
4
作者 刘晓红 罗翔 陶智 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1271-1274,1280,共5页
采用数值模拟方法研究了大小气膜孔交替排列(均匀排列的圆柱形单孔两侧分别开设一个平行的小孔)情况下的流动和换热,并与常规的圆柱形单孔结构进行对比,分析大小气膜孔交替排列提高冷效的机理,研究大小孔的孔径比对气膜冷却效果的影响规... 采用数值模拟方法研究了大小气膜孔交替排列(均匀排列的圆柱形单孔两侧分别开设一个平行的小孔)情况下的流动和换热,并与常规的圆柱形单孔结构进行对比,分析大小气膜孔交替排列提高冷效的机理,研究大小孔的孔径比对气膜冷却效果的影响规律.结果发现:在圆柱形单孔两侧分别设置一个平行的辅助小孔,大小孔冷气射流的肾形涡相互干涉,导致主气膜孔下游的肾形涡的尺度和强度与圆柱形单孔相比均有明显降低,气膜冷却效果明显改善.相同冷气量下,小孔孔径越大,分配的冷气流量越大,对主孔冷气射流的干涉作用越强,气膜冷却效果改善越明显;当小孔孔径d2=4mm时,气膜冷却结构类似常规的离散圆柱形气膜孔,气膜冷却效果开始下降. 展开更多
关键词 气膜冷却 绝热冷效 射流 肾形涡
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锯齿电极等离子体激励器对气膜冷却效率影响的数值研究 被引量：1
5
作者 李国占 俞建阳 +2 位作者 刘华坪 陈浮 李林熹 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2548-2554,共7页
为获得锯齿电极等离子体激励器提高气膜冷却效率的机理,对有/无锯齿电极等离子体激励器作用下的平板气膜冷却流场进行了数值研究,并采用唯象模型模拟锯齿电极等离子体激励器对流场所施加的电场力。结果表明,冷却射流在锯齿电极等离子体... 为获得锯齿电极等离子体激励器提高气膜冷却效率的机理,对有/无锯齿电极等离子体激励器作用下的平板气膜冷却流场进行了数值研究,并采用唯象模型模拟锯齿电极等离子体激励器对流场所施加的电场力。结果表明,冷却射流在锯齿电极等离子体激励器的下拉诱导作用下对主流的穿透率降低,射流中心轨迹高度的下降幅度沿流向发展逐渐增大;锯齿电极等离子体激励器气动激励作用下气膜孔下游的肾形涡的强度与尺度均减小,同时肾形涡的两侧产生与其旋转方向相反的小尺度的反肾形涡,进一步抑制了肾形涡的发展;锯齿电极等离子体激励器产生的展向扩散效应提高了冷却射流的展向扩张能力,从而提高了气膜冷却效率,与无等离子体气动激励相比,锯齿电极等离子体激励器作用下平板中心线与展向平均气膜冷却效率分别提高了50%与200%。 展开更多
关键词 锯齿电极 等离子体 气膜冷却 肾形涡 冷却效率
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冲击距与气膜孔方位角对旋流气膜冷却性能影响 被引量：6
6
作者 刘友宏 任浩亮 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1271-1279,共9页
为了获得冲击距Hi与气膜孔方位角α对旋流气膜冷却性能的影响规律,以六边形供气腔圆形气膜孔平板气膜冷却结构为研究对象,对五种冲击距参数(0.74D,1.14D,1.54D,1.94D,2.34D)(D为气膜孔直径)和五种气膜孔方位角参数(0°,10°,15&... 为了获得冲击距Hi与气膜孔方位角α对旋流气膜冷却性能的影响规律,以六边形供气腔圆形气膜孔平板气膜冷却结构为研究对象,对五种冲击距参数(0.74D,1.14D,1.54D,1.94D,2.34D)(D为气膜孔直径)和五种气膜孔方位角参数(0°,10°,15°,20°,25°)进行了三维数值计算研究,得到了绝热壁面气膜冷却效率、展向平均气膜冷却效率、流场空间无量纲浓度分布等随冲击距与气膜孔方位角的变化规律,分析了肾形涡对旋流气膜冷却性能的影响机理。结果表明:冲击距对绝热壁面气膜冷却效率展向分布规律影响不大,而方位角增加能够明显提高绝热壁面气膜冷却效率及展向气膜覆盖面积,方位角0°模型展向气膜冷却效率最大值为0.42,方位角25°模型的最大值为0.48,相比前者增加14.3%;绝热壁面同一流向位置的展向平均气膜冷却效率随冲击距的增加而增大,随方位角的增加而增大,Hi=2.34D时的展向平均气膜冷却效率最佳,α=20°时的展向平均气膜冷却效率曲线最佳。方位角的增加能够明显破坏流场中存在的肾形涡结构。 展开更多
关键词 旋流气膜冷却 冲击距 气膜孔方位角 气膜冷却效率 肾形涡
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带造型凹坑孔的平板气膜冷却特性研究 被引量：7
7
作者 张子寒 何坤 晏鑫 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期84-93,共10页
设计了一种造型凹坑冷却孔结构,采用数值求解雷诺平均Navier-Stokes方程的方法,研究了造型凹坑孔结构对平板气膜冷却性能的影响,并利用已有的实验数据考核了数值方法的有效性。通过计算得到了6种吹风比、3种凹坑深度条件下带造型凹坑孔... 设计了一种造型凹坑冷却孔结构,采用数值求解雷诺平均Navier-Stokes方程的方法,研究了造型凹坑孔结构对平板气膜冷却性能的影响,并利用已有的实验数据考核了数值方法的有效性。通过计算得到了6种吹风比、3种凹坑深度条件下带造型凹坑孔的平板气膜冷却性能,并与常规圆孔进行了对比。研究结果表明:在考核的7种湍流模型中,Realizable k-ε湍流模型可以较好地模拟平板壁面的冷却性能;造型凹坑孔可以产生一对阻碍肾形涡发展的反向旋涡,降低冷却流体与高温主流的掺混作用,增加冷却流体在周向上的覆盖,从而提高气膜冷却效率;相比于常规圆孔结构,造型凹坑孔可以有效地提高轴向中心线及周向平均气膜冷却效率,在不同吹风比条件下,造型凹坑孔的气膜冷却效率在轴向长度为3倍孔径的区域提高了20%~200%,在3倍到10倍孔径的区域提高了10%~25%;在所研究的3种凹坑深度中,凹坑深度为圆孔直径的0.7倍时平板气膜冷却性能最优。 展开更多
关键词 气膜冷却 凹坑 吹风比 肾形涡
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造型凹坑孔深度及张角对壁面气膜冷却性能的影响 被引量：1
8
作者 张子寒 何坤 晏鑫 《西安交通大学学报》 CSCD 北大核心 2021年第9期49-59,共11页
采用数值方法研究了不同吹风比条件下造型凹坑孔深度及张角对壁面气膜冷却性能的影响,并与常规圆孔进行了对比。研究结果表明:随着凹坑深度的增加,冷却射流沿展向的动量降低,沿周向的动量增大,在壁面的覆盖范围扩展、抬升位置延后,气膜... 采用数值方法研究了不同吹风比条件下造型凹坑孔深度及张角对壁面气膜冷却性能的影响,并与常规圆孔进行了对比。研究结果表明:随着凹坑深度的增加,冷却射流沿展向的动量降低,沿周向的动量增大,在壁面的覆盖范围扩展、抬升位置延后,气膜冷却性能得到提升,且提升幅度随吹风比的增加而增大;相比于常规圆孔,最优深度造型凹坑孔(d=2.3D,M=1.5)平均气膜冷却效率在冷却孔下游X/D<3区域提高了近500%,在3<X/D<10区域提高了600%;随着造型凹坑张角的增大,冷却流体在轴向及周向的覆盖范围扩大,附壁性增强,肾形涡的强度及尺度均减小,高温主流与冷却流体的掺混得到抑制,壁面气膜冷却效率明显提高;相比于常规圆孔,张角30°的造型凹坑孔平均气膜冷却效率在3<X/D<10区域提高了近440%。 展开更多
关键词 气膜冷却 造型凹坑孔 吹风比 肾形涡
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正弦脉动激励对气膜冷却特性的影响
9
作者 王宇楠 王春华 +1 位作者 李录博 张靖周 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2892-2903,共12页
为了探究正弦脉动激励对气膜冷却特性的影响,采用大涡模拟方法,针对具有正弦脉动特征的气膜冷却射流与平板主流的相干机制展开研究,在平均吹风比为0.5和1.5的条件下重点研究脉动频率和幅值对气膜冷却流动传热的影响。研究结果表明:在高... 为了探究正弦脉动激励对气膜冷却特性的影响,采用大涡模拟方法,针对具有正弦脉动特征的气膜冷却射流与平板主流的相干机制展开研究,在平均吹风比为0.5和1.5的条件下重点研究脉动频率和幅值对气膜冷却流动传热的影响。研究结果表明:在高吹风比工况下,冷气脉动有助于提高气膜冷却性能,而在低吹风比工况下,作用效果完全相反;增大脉动幅值强化了肾形涡对的卷吸作用,而脉动频率变化的影响则不明显;在正弦脉动下,没有出现方波脉动那样大尺度的起动涡结构;与连续性射流相比,脉动射流可以显著提升气膜孔下游的湍流动能,但随着流向距离增加,脉动射流的影响变弱;功率谱密度分析结果表明,冷气脉动对小尺度涡旋能量的影响较明显。 展开更多
关键词 射流 脉动气膜冷却 肾形涡 正弦激励 边界层 大涡模拟 冷却效率
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侧壁多孔射流压比对稳态总压畸变模拟的影响规律
10
作者 张冬晨 项效镕 +3 位作者 刘翼腾 任三群 赵巍 赵庆军 《推进技术》 2025年第5期265-277,共13页
针对发动机地面与高空模拟试验中不同形式总压畸变在线模拟的需求,采用数值仿真方法,研究了侧壁多孔射流畸变模拟器不同射流压比下肾形反旋涡对的沿程演变规律,以及其对总压畸变分布与畸变指数的影响机制。同时,提出了一种总压畸变图谱... 针对发动机地面与高空模拟试验中不同形式总压畸变在线模拟的需求,采用数值仿真方法,研究了侧壁多孔射流畸变模拟器不同射流压比下肾形反旋涡对的沿程演变规律,以及其对总压畸变分布与畸变指数的影响机制。同时,提出了一种总压畸变图谱特征参数牵引下的畸变模拟器侧壁单孔/双孔射流周向组合排布与压比调控方法,在总压恢复系数基本维持不变的情况下总压畸变指数模拟相对偏差可控制在5%以内。研究结果表明,侧壁单孔射流所致肾形反旋涡对与射流柱的沿程掺混直接影响总压损失分布特征,低压区穿透深度、尺寸大小均随射流压比增大而增加但增速趋缓;双孔射流夹角与射流压比单调影响两组反旋涡对的3种形态,低压区穿透深度、尺寸大小均随射流压比增大而增加,但随射流夹角的变化同反旋涡对的3种形态密切相关;单孔与双孔射流下总压畸变指数随射流压比先增后减,且随着射流夹角增加畸变指数变化拐点所对应的射流压比逐步增大。 展开更多
关键词 畸变模拟 稳态畸变 射流 肾形涡结构 总压分布 畸变指数
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