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周向角和直径比对切向双旋流冷却流动与传热特性的作用机理

Effects of Circumferential Angle and Diameter Ratio on the Flow and Heat Transfer Characteristics of Double Swirl Cooling

作     者:何娟 邓清华 高铁瑜 丰镇平 HE Juan;DENG Qinghua;GAO Tieyu;FENG Zhenping

作者机构:西安交通大学叶轮机械研究所西安710049 陕西省叶轮机械及动力装备工程实验室西安710049 

出 版 物:《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期:2020年第54卷第9期

页      面:89-99页

核心收录:

学科分类:080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主  题:双旋流冷却 周向角 直径比 努塞尔数 摩擦系数 

摘      要:考虑到当前对透平叶片前缘双旋流冷却结构的流动与传热机理认识不足,建立了合理的切向双旋流冷却结构模型,采用雷诺时均Navier-Stokes方程求解SSTk-ω湍流模型,数值分析了周向角为60°~120°、直径比为0.435~1.2时双旋流腔内的流动和传热特性。计算结果表明:与单旋流冷却相比,冷气在双旋流腔内形成相反涡对,在融合区出现冲击和再附现象,使综合换热性能更好。随着周向角增大,旋流腔壁面的努塞尔数先增大后减小,而摩擦系数呈现相反的变化趋势,评估得到周向角为90°时的综合换热因子最高,可以达到1.49;当直径比为0.6时,综合换热因子可达到1.52,当直径比小于0.6时,综合换热性能几乎不受直径比影响,而直径比大于0.6时,综合换热性能随直径比增大而减小,尤其在直径比大于1时急剧下降。

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