吉林大学学报(工学版) ›› 2018, Vol. 48 ›› Issue (3): 752-759.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170246
席雷, 徐亮, 高建民, 赵振, 王明森
XI Lei, XU Liang, GAO Jian-min, ZHAO Zhen, WANG Ming-sen
摘要: 针对厚壁带肋通道蒸汽冷却的问题,基于试验数据改进了含有内热源项的耦合传热计算方法;研究了壁厚对具有三维导热效应的厚壁矩形带肋通道内蒸汽流动及传热特性的影响;分析了肋高比e/D为0.047~0.188和肋角度α为30°~90°时厚壁带肋通道内蒸汽的流动和换热性能,并建立了反映通道壁厚δ、肋高比和肋角度对厚壁带肋通道传热特性影响的关联式。研究表明:壁面厚度对带肋通道流动及传热性能的影响较小,通道的传热性能随着壁厚的增大而降低。肋高比为0.141和0.047时,厚壁通道的综合性能因子分别达到了最高和最低;取肋片之间区域平均努塞尔数比时,60°厚壁带肋通道的综合性能因子最高,而取整个带肋壁面的平均努塞尔数比时,45°厚壁带肋通道的综合性能因子最高。
中图分类号:
[1] Xu L,Wang W,Gao T,et al.Experimental study on cooling performance of a steam-cooled turbine blade with five internal cooling smooth channels[J]. Experimental Thermal & Fluid Science,2014,58(10):180-187. [2] Han J C,Park J S.Developing heat transfer in rectangular channels with rib turbulators[J]. International Journal of Heat & Mass Transfer,1988,31(1):183-195. [3] Han J C,Chandra P R,Lau S C.Local heat/mass transfer distributions around sharp 180 deg turns in two-pass smooth and rib-roughened channels[J]. Journal of Heat Transfer,1988,110(1):91-98. [4] Ghorbani-Tari Z,Wang L,Sunden B. Effect of blockage ratio on developing heat transfer for a rectangular duct with transverse ribs[C]∥ASME Turbo Expo 2013 : Turbine Technical Conference and Exposition,San Antonio,Texas,USA,2013:V03AT12A013-V03AT12A023. [5] 王龙飞. 燃气涡轮扰流冷却的机理研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,2012. Wang Long-fei.Mechanism study of turbulent cooling in a gas turbine[D]. Harbin: School of Energy Science & Engineering, Harbin Institute of Technology,2012. [6] Dorfman A,Renner Z.Conjugate problems in convective heat transfer:review[J/OL].[2017-03-12].http:∥downloads.hindawi.com/journals/mpe/2009/927350.pdf. [7] 迟重然,任静,蒋洪德. 燃机叶片平行肋扰流内冷通道传热特性研究Part2:耦合传热特性[J]. 工程热物理学报,2014,35(1):42-45. Chi Zhong-ran,Ren Jing,Jiang Hong-de.Heat transferring of channels with repeated ribs in turbine blades part II: conjugate heat transfer characteristics[J]. Journal of Engineering Thermophysics,2014,35(1):42-45. [8] Hsieh K J,Lien F S.Conjugate turbulent forced convection in a channel with an array of ribs[J]. International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow,2005,15(5):462-482. [9] Coletti F, Scialanga M, Arts T.Experimental investigation of conjugate heat transfer in a rib-roughened trailing edge channel with crossing-jets[J]. Journal of Turbomachinery,2010,134(4):173-184. [10] Liu J,Gao J,Gao T.An experimental investigation of heat transfer characteristics in a steam-cooled square channel with rib turbulators[C]∥ASME 2011 Turbo Expo:Turbine Technical Conference and Exposition, Vancouver,Canada,2011:1529-1534. [11] Liu J,Gao J,Gao T,et al.Heat transfer characteristics in steam-cooled rectangular channels with two opposite rib-roughened walls[J]. Applied Thermal Engineering,2013,50(1):104-111. [12] Shi X,Gao J,Xu L,et al.Heat transfer performance comparison of steam and air in gas turbine cooling channels with different rib angles[J]. Heat and Mass Transfer,2013,49(11):1577-1586. [13] Shi X,Gao J,Xu L,et al.Experimental investigation on heat transfer and friction characteristics of ribbed rectangular channels using steam as coolant[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers,Part A:Journal of Power and Energy,2013,227(4):426-437. [14] 税琳棋,高建民,刘加增,等. 不同冷却工况下90°带肋通道中蒸汽的强化传热特性研究[J]. 西安交通大学学报,2012,46(9):6-11. Shui Lin-qi,Gao Jian-min,Liu Jia-zeng,et al.Heat transfer intensification of steam for the cooling process in 90° rib rectangular channels[J]. Journal of Xi'an Jiaotong University,2012,46(9):6-11. |
[1] | 董伟,宋佰达,邱立涛,孙昊天,孙平,蒲超杰. 直喷汽油机暖机过程中两次喷射比例对燃烧和排放的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1755-1761. |
[2] | 林学东, 江涛, 许涛, 李德刚, 郭亮. 高压共轨柴油机起动工况高压泵控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1436-1443. |
[3] | 李志军, 汪昊, 何丽, 曹丽娟, 张玉池, 赵新顺. 催化型微粒捕集器碳烟分布及其影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1466-1474. |
[4] | 秦静, 徐鹤, 裴毅强, 左子农, 卢莉莉. 初始温度和初始压力对甲烷-甲醇裂解气预混层流燃烧特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1475-1482. |
[5] | 宫洵, 蒋冰晶, 胡云峰, 曲婷, 陈虹. 柴油机主-从双微元Urea-SCR系统非线性状态观测器设计与分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1055-1062. |
[6] | 钟兵, 洪伟, 金兆辉, 苏岩, 解方喜, 张富伟. 进气门早关液压可变气门机构运动特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 727-734. |
[7] | 李龙, 张幽彤, 左正兴. 变负载控制在自由活塞内燃发电机的缸压控制中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 473-479. |
[8] | 田径, 刘忠长, 刘金山, 董春晓, 钟铭, 杜文畅. 基于燃烧边界参数响应曲面设计的柴油机性能优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 159-165. |
[9] | 卫海桥, 裴自刚, 冯登全, 潘家营, 潘明章. 压电喷油器多次喷射对GDI汽油机颗粒物排放的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 166-173. |
[10] | 李志军, 何丽, 姜瑞, 申博玺, 孔祥金, 刘世宇. 柴油机微粒捕集器灰分分布对其压降的影响评价[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1760-1766. |
[11] | 郭亮, 杨文昭, 王云开, 孙万臣, 程鹏, 李国良. 废气再循环对丁醇/柴油混合燃料发动机的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1767-1774. |
[12] | 虞浏, 刘忠长, 刘江唯, 杜宏飞, 许允. 直喷汽油机喷雾粒径特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1482-1488. |
[13] | 刘忠长, 腾鹏坤, 田径, 许允, 亓升林, 于凯波. 二级增压柴油机旁通阀调节特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 796-803. |
[14] | 彭玮, 李国祥, 闫伟. 适用于发动机散热器的壁面函数改进[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 804-810. |
[15] | 唐志刚, 张力, 尚会超, 吕晓惠, 陈曦, 郑仁蔚. 电热塞点火微型内燃机燃烧特性及残余废气对其的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 811-818. |
|