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脉动来流下燃氢涡轮叶栅端壁气膜冷却特性
1
作者
张昊
白波
+1 位作者
李志刚
李军
《西安交通大学学报》
2025年第10期75-86,共12页
为厘清掺氢/全氢燃烧诱发的燃气脉动对下游涡轮叶栅流动传热和冷却特性的影响,基于某研究所真实掺氢/全氢燃烧脉动测量数据和跨声速风洞试验数据,采用非定常数值方法,系统研究了设计运行工况下,燃气脉动频率(1、3、5 kHz)对涡轮叶栅端...
为厘清掺氢/全氢燃烧诱发的燃气脉动对下游涡轮叶栅流动传热和冷却特性的影响,基于某研究所真实掺氢/全氢燃烧脉动测量数据和跨声速风洞试验数据,采用非定常数值方法,系统研究了设计运行工况下,燃气脉动频率(1、3、5 kHz)对涡轮叶栅端区流动和端壁气膜冷却的影响。研究结果表明:脉动来流显著降低了端壁气膜冷却效率,其影响呈非单调频率依赖性,当频率为3 kHz时气膜冷却效率降幅最小,约为4.02%,当5 kHz时降幅最大,约为11.28%;端壁气膜冷却效率波动幅度随频率增加呈现先减小后增加趋势,气膜孔下游及叶栅喉部区域波动幅值最大;气膜冷却效率波动频率与进口脉动频率严格同步,即叶栅通道中脉动频率不发生衰减;随着脉动频率的增加,台阶下游空腔涡逐渐向端壁下游扩张,高频(5 kHz)脉动下空腔涡和马蹄涡强度显著增强,诱发端区二次流结构失稳,导致端壁气膜冷却性能下降和波动幅值增加。研究揭示了脉动来流下涡轮叶栅端区流动冷却耦合机制和脉动特性,为燃氢涡轮叶栅端区高效冷却布局设计提供了参考。
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关键词
燃氢涡轮
叶栅端壁
脉动来流
气膜冷却效率
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职称材料
面向旋转爆轰燃烧室的涡轮气动性能数值研究
被引量：
1
2
作者
孟博威
杨博
+4 位作者
张翠珍
王奉明
马虎
夏镇娟
周长省
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期90-103,共14页
为研究旋转爆轰燃烧室出口流场对涡轮气动性能的影响,基于指数函数的非线性特征简化了燃烧室出口的流场分布,采用求解三维SST k-ω湍流模型的方法对涡轮全流场开展数值计算。讨论了不同来流脉动特性对叶栅瞬态流场的作用机制,分析了涡...
为研究旋转爆轰燃烧室出口流场对涡轮气动性能的影响,基于指数函数的非线性特征简化了燃烧室出口的流场分布,采用求解三维SST k-ω湍流模型的方法对涡轮全流场开展数值计算。讨论了不同来流脉动特性对叶栅瞬态流场的作用机制,分析了涡轮叶片对燃烧室出口压力振荡峰值的抑制作用,并在此基础上探究了不同工况下涡轮流动特性的变化。计算结果表明:脉动来流使涡轮瞬时流场呈现复杂的周期性变化;单级轴流式涡轮使得压力振荡峰值最高降低73.49%,其中静子叶栅对双波模态下压力峰值的抑制效果最优,最多可降低49.9%,转子叶栅对压力峰值的二次抑制具有补偿效应,压力峰值平均减小46.95%;涡轮虽然会增强来流的总压脉动特性,但本身具有一定自适应能力,此外总压脉动与流动均匀性有较为密切的关系。
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关键词
旋转爆轰燃烧室
涡轮匹配
边界简化
脉动来流
气
动
性能
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职称材料
题名
脉动来流下燃氢涡轮叶栅端壁气膜冷却特性
1
作者
张昊
白波
李志刚
李军
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》
2025年第10期75-86,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(52406054)。
文摘
为厘清掺氢/全氢燃烧诱发的燃气脉动对下游涡轮叶栅流动传热和冷却特性的影响,基于某研究所真实掺氢/全氢燃烧脉动测量数据和跨声速风洞试验数据,采用非定常数值方法,系统研究了设计运行工况下,燃气脉动频率(1、3、5 kHz)对涡轮叶栅端区流动和端壁气膜冷却的影响。研究结果表明:脉动来流显著降低了端壁气膜冷却效率,其影响呈非单调频率依赖性,当频率为3 kHz时气膜冷却效率降幅最小,约为4.02%,当5 kHz时降幅最大,约为11.28%;端壁气膜冷却效率波动幅度随频率增加呈现先减小后增加趋势,气膜孔下游及叶栅喉部区域波动幅值最大;气膜冷却效率波动频率与进口脉动频率严格同步,即叶栅通道中脉动频率不发生衰减;随着脉动频率的增加,台阶下游空腔涡逐渐向端壁下游扩张,高频(5 kHz)脉动下空腔涡和马蹄涡强度显著增强,诱发端区二次流结构失稳,导致端壁气膜冷却性能下降和波动幅值增加。研究揭示了脉动来流下涡轮叶栅端区流动冷却耦合机制和脉动特性,为燃氢涡轮叶栅端区高效冷却布局设计提供了参考。
关键词
燃氢涡轮
叶栅端壁
脉动来流
气膜冷却效率
Keywords
hydrogen-fired gas turbine
cascade endwall
pulsated flow
film cooling effectiveness
分类号
TK474.4 [动力工程及工程热物理]
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职称材料
题名
面向旋转爆轰燃烧室的涡轮气动性能数值研究
被引量：
1
2
作者
孟博威
杨博
张翠珍
王奉明
马虎
夏镇娟
周长省
机构
南京理工大学机械工程学院
西安航天动力研究所
中国航空发动机研究院
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期90-103,共14页
基金
国家自然科学基金(12072163,52106161)
先进航空动力创新工作站项目(HKCX2020-02-007-002)
国防科技重点实验室基金(HTKJ2020KL011004-1)。
文摘
为研究旋转爆轰燃烧室出口流场对涡轮气动性能的影响,基于指数函数的非线性特征简化了燃烧室出口的流场分布,采用求解三维SST k-ω湍流模型的方法对涡轮全流场开展数值计算。讨论了不同来流脉动特性对叶栅瞬态流场的作用机制,分析了涡轮叶片对燃烧室出口压力振荡峰值的抑制作用,并在此基础上探究了不同工况下涡轮流动特性的变化。计算结果表明:脉动来流使涡轮瞬时流场呈现复杂的周期性变化;单级轴流式涡轮使得压力振荡峰值最高降低73.49%,其中静子叶栅对双波模态下压力峰值的抑制效果最优,最多可降低49.9%,转子叶栅对压力峰值的二次抑制具有补偿效应,压力峰值平均减小46.95%;涡轮虽然会增强来流的总压脉动特性,但本身具有一定自适应能力,此外总压脉动与流动均匀性有较为密切的关系。
关键词
旋转爆轰燃烧室
涡轮匹配
边界简化
脉动来流
气
动
性能
Keywords
Rotating detonation combustor
Turbine matching
Boundary simplification
Pulsating in coming flow
Aerodynamic performance
分类号
V231.1 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
脉动来流下燃氢涡轮叶栅端壁气膜冷却特性
张昊
白波
李志刚
李军
《西安交通大学学报》
2025
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职称材料
2
面向旋转爆轰燃烧室的涡轮气动性能数值研究
孟博威
杨博
张翠珍
王奉明
马虎
夏镇娟
周长省
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
在线阅读
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职称材料
已选择
0
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引证文献
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