检索结果-内蒙古大学图书馆

西安交通大学学报 2025年第2期59卷 61-72页

作者：王一汪翔宇李家龙胡青松丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 陕西省叶轮机械及动力装备工程实验室西安710049

为了提升双层壁冷却系统性能并强化系统的冷却优势,将双层壁冷却系统的实体扰流柱结构替换为多孔介质结构,采用气热耦合方法数值研究了多孔介质结构对双层壁冷却系统的提升性能,分析并对比了不同吹风比、扰流柱直径与扰流柱高度对多孔... 详细信息

为了提升双层壁冷却系统性能并强化系统的冷却优势,将双层壁冷却系统的实体扰流柱结构替换为多孔介质结构,采用气热耦合方法数值研究了多孔介质结构对双层壁冷却系统的提升性能,分析并对比了不同吹风比、扰流柱直径与扰流柱高度对多孔介质结构和实体结构的流动及传热特性的影响规律。数值结果表明:对于多孔介质高渗透率结构,双层壁内、外壁面之间的速度和温度分布更加均匀;将实体扰流柱结构替换为多孔介质结构后,双层壁综合冷却有效度明显增大,面平均综合冷却有效度可提升3.08%~5.03%,而压力损失变化不大;随着多孔介质扰流柱直径的增大,综合冷却有效度呈现增大趋势,提升幅度为2.13%~3.03%;扰流柱高度对冷却性能的影响较为微弱。研究结果验证了多孔介质扰流柱在双层壁冷却系统中应用的可行性。

关键词：气热耦合双层壁冷却多孔介质扰流柱综合冷却有效度

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考虑轴颈同步涡动的转子-轴承系统热效应分析

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西安交通大学学报 2025年第2期59卷 95-105,126页

作者：余承智刘阳袁奇王龙冀大伟西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 陕西省叶轮机械及动力装备工程实验室西安710049 上海电气电站设备有限公司汽轮机厂技术发展处上海200240

为揭示转子-轴承系统在不同涡动状态下的产热机理,明确不同涡动状态下的轴颈温度分布特性,提出了一种考虑轴颈同步涡动的转子-轴承系统热效应分析方法。以热效应分析模型为基础,借助C++语言编写用户自定义函数(UDF)引入了温度-黏性模型... 详细信息

为揭示转子-轴承系统在不同涡动状态下的产热机理,明确不同涡动状态下的轴颈温度分布特性,提出了一种考虑轴颈同步涡动的转子-轴承系统热效应分析方法。以热效应分析模型为基础,借助C++语言编写用户自定义函数(UDF)引入了温度-黏性模型,采用基于结构化网格的非定常动网格更新方法,实现了同步涡动时轴颈中心的自动迭代。通过算例验证并与Kucinschi实验结果对比,证明了提出的数学模型和求解方法的有效性,探究了轴颈在3种涡动轨迹下,偏心率、同步涡动频率、涡动幅值对轴颈周向温度及压力分布特性的影响。结果表明:当轴颈偏心率固定为0.5、同步涡动频率从50 Hz增大至200 Hz时,直线轨迹下周向温差最大,其与圆轨迹和椭圆轨迹下周向温差的最大相对偏差分别达到了11.51%和14.01%;当轴颈涡动频率固定为159.17 Hz、偏心率从0.1升至0.5时,直线轨迹下的周向温差最大,其与圆轨迹和椭圆轨迹的周向温差的相对偏差均在10%~25%之间;轴颈周向温度分布与油膜黏性剪切力分布具有相位差。研究可为抑制转子热致同步振动失稳提供理论参考。

关键词：产热机理涡动轨迹温度分布压力分布

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基于空气幕冷却的涡轮端壁改进冷却结构的高温数值验证

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推进技术 2025年第1期46卷 172-183页

作者：蔡海扬吴航杨星丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049 陕西省叶轮机械及动力装备工程实验室陕西西安710049

叶栅端壁是航空发动机高压涡轮中流动结构与传热冷却特征最为复杂的区域之一。为提高采用轴向气膜冷却孔布局的原型涡轮端壁的综合冷却性能,本文依据各区域的流场结构和热负荷特性有针对性地进行局部高效气膜冷却强化设计,包括应用端壁... 详细信息

叶栅端壁是航空发动机高压涡轮中流动结构与传热冷却特征最为复杂的区域之一。为提高采用轴向气膜冷却孔布局的原型涡轮端壁的综合冷却性能,本文依据各区域的流场结构和热负荷特性有针对性地进行局部高效气膜冷却强化设计,包括应用端壁通道进口空气幕冷却、扇形气膜孔以及等马赫数线优化布局等方法,使得冷气可以克服横流和二次流的影响,冷气附壁性和覆盖面积大幅提升。本文采用数值模拟方法在某型航空发动机高压涡轮真实进口条件下,验证了端壁改进冷却设计的耦合换热特性。与端壁原型冷却设计相比,在相同冷气消耗量下,端壁改进冷却设计在涡轮真实平均进口温度2150 K下实现了更低且更均匀的金属温度分布,有效消除了原型冷却设计中存在的局部高温热斑,端壁面积平均综合冷却有效度提升了14.2%。叶栅气动分析表明,端壁改进冷却设计还可以降低叶栅出口总压损失,改善叶栅气动性能。冷气流线分布规律表明,空气幕冷却在端壁应用中表现出良好的冷却性能;当空气幕冷气吹风比达到1.85时,可以克服端壁附近涡系的影响而达到尾缘区域形成冷却,并削弱二次流对压力面侧气膜冷却的不利影响;但当空气幕冷气吹风比达到2.12时则会由于过大的射流动量而脱离端壁表面,从而损失部分冷却效果,因此需要合理分配冷气用量。

关键词：涡轮端壁耦合换热气膜冷却空气幕冷却综合冷却有效度

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燃气透平带肋U型通道中纳米气溶胶对流传热特性及机理

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热能动力工程 2025年第4期 1-10+41页

作者：龙泽杨星丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院陕西省叶轮机械及动力装备工程实验室

针对燃气透平带肋U型通道中纳米气溶胶的对流传热特性进行了数值模拟研究，通过与纯空气条件下通道的传热情况对比，分析了纳米颗粒体积分数分别为1×10-5、5×10-5和1×10-4时气溶胶传热特性的差异，并从流场结构、气溶胶... 详细信息

针对燃气透平带肋U型通道中纳米气溶胶的对流传热特性进行了数值模拟研究，通过与纯空气条件下通道的传热情况对比，分析了纳米颗粒体积分数分别为1×10-5、5×10-5和1×10-4时气溶胶传热特性的差异，并从流场结构、气溶胶热物性、壁面边界层以及热边界层的角度探索了纳米颗粒影响对流传热的机理。结果表明：相比于空气，纳米气溶胶具有更强的传热强化性能，且加入纳米颗粒并不改变工质的基本流动规律；从气溶胶热物性来看，其传热强化能力主要源于纳米颗粒对气溶胶导热系数和热容的提升；从边界层来看，纳米颗粒通过影响湍流边界层与热边界层的发展规律也对传热有所强化；虽然加入纳米颗粒引入了额外的总压损失，但其传热强化的收益要高于其引起的阻力损失。

关键词：纳米气溶胶对流传热强化叶片冷却带肋通道流动与传热边界层

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接收孔周向倾角对预旋转静盘腔流动特性的影响

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西安交通大学学报 2019年第11期53卷 27-33页

作者：侯伟韬王新军李炎栋陕西省叶轮机械及动力装备工程实验室

针对燃机透平叶片供气系统中的预旋转静盘腔,为了研究预旋转静盘腔的流动特性,建立了预旋转静盘腔计算模型,在3种预旋比(βp=0.48,0.94,1.41)和3种喷嘴径向位置(r p/r b=0.8,0.9,1.0)下,数值研究了6种接收孔周向倾角(α=70°,90... 详细信息

针对燃机透平叶片供气系统中的预旋转静盘腔,为了研究预旋转静盘腔的流动特性,建立了预旋转静盘腔计算模型,在3种预旋比(βp=0.48,0.94,1.41)和3种喷嘴径向位置(r p/r b=0.8,0.9,1.0)下,数值研究了6种接收孔周向倾角(α=70°,90°,100°,110°,120°,135°)对预旋转静盘腔流动特性的影响,分析了接收孔周向倾角对流场分布及绝热预旋效率和对接收孔流量系数的影响规律。研究结果表明:当r p/r b=0.8时,接收孔周向倾角越大,接收孔流量系数值就越大,而且大预旋比下的增强效果显著,但对绝热预旋效率的影响很小,预旋比一定时,每种喷嘴径向位置下均存在最优接收孔周向倾角,此时的绝热预旋效率和接收孔流量系数值达到最大,冷气流过接收孔时的流动损失达到最小,温降值达到最大。

关键词：转静盘腔接收孔流动特性

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多目标超临界CO2循环设计与优化

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中国电机工程学报 2018年第7期38卷 2046-2054页

作者：赵柄锡袁奇朱光宇陕西省叶轮机械及动力装备工程实验室(西安交通大学)

在分析再热、回热朗肯循环基本特性基础上,对压气机和回热器进行了理论分析,先后加入二次回热和分级压缩对循环进行优化。结果表明优化效果显著：优化后的循环在压气机出口压力为30MPa时,相对于再热–一次回热循环热效率和净输出功分别... 详细信息

在分析再热、回热朗肯循环基本特性基础上,对压气机和回热器进行了理论分析,先后加入二次回热和分级压缩对循环进行优化。结果表明优化效果显著：优化后的循环在压气机出口压力为30MPa时,相对于再热–一次回热循环热效率和净输出功分别提高了17.69%、6.42%;较一次回热–再热–分级压缩循环热效率提高了22.28%,换热器中平均换热温差降低了70.78%,换热器中不可逆损失降低了69.82%,最高循环热效率达到了43.9%。最后选取压气机进、出口压力等5个参数作为决策变量,对循环热效率、循环净输出功、循环总不可逆损失进行多目标优化,并通过设定各目标贡献系数得到了相应最优循环参数。

关键词：超临界CO2循环循环效率不可逆损失多目标参数优化贡献系数

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进汽结构对部分进汽损失的影响研究

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中国电机工程学报 2018年第14期38卷 4156-4164页

作者：潘阳袁奇朱光宇陕西省叶轮机械及动力装备工程实验室(西安交通大学)

喷管配汽调节级作为汽轮机的主要结构之一,可有效调节汽轮机的功率,其所产生的部分进汽损失组成复杂且造成机组效率的下降。文中采用ANSYS-CFX软件研究了一种小型涡轮的12种单级部分进汽结构在60余种运行工况下的部分进汽损失和效率特... 详细信息

喷管配汽调节级作为汽轮机的主要结构之一,可有效调节汽轮机的功率,其所产生的部分进汽损失组成复杂且造成机组效率的下降。文中采用ANSYS-CFX软件研究了一种小型涡轮的12种单级部分进汽结构在60余种运行工况下的部分进汽损失和效率特性。结果表明：部分进汽工况会给涡轮带来额外损失,且损失随部分进汽度的降低而增加,逐渐降低部分进汽度时,损失增加速率逐步增大,转速的增加能够提升相对内效率;在相同进汽度下,多进汽弧段较单进汽弧段损失更大,但受到弧段周向间距的影响,增加进汽弧段个数并不会明显降低相对内效率;进汽弧段周向间距越大,其造成的部分进汽损失越大,但在一定范围内（g/p=0.5～2.0）,周向间距对效率影响不大。

关键词：汽轮机部分进汽损失部分进汽度进汽弧段数进汽弧段周向间距

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上游横向间断肋布置方式对气膜冷却性能的影响

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西安交通大学学报 2017年第11期51卷 7-13页

作者：郑达仁王新军张峰袁奇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

为了采用气膜冷却来保护燃气轮机叶片免受高温侵蚀,针对进一步提高气膜冷却效率、减少冷却空气消耗量的需求,提出了带有上游间断肋的气膜冷却结构。采用k-ε湍流模型数值研究了带有上游横向肋结构的气膜冷却性能,分析了横向无间断肋、... 详细信息

为了采用气膜冷却来保护燃气轮机叶片免受高温侵蚀,针对进一步提高气膜冷却效率、减少冷却空气消耗量的需求,提出了带有上游间断肋的气膜冷却结构。采用k-ε湍流模型数值研究了带有上游横向肋结构的气膜冷却性能,分析了横向无间断肋、两侧间断肋、间断数段肋和中间间断肋这4种上游不同横向肋布置方式对气膜冷却流动的影响,比较了4种结构的气膜冷却效率和换热系数。结果表明:横向肋对下游冷气的卷吸能力与肋片长度有关,与肋片的布置方式无关;不同肋片布置方式会产生不同的涡结构,即中心间断肋会诱导主流产生一个与肾形涡旋转方向相反的涡对,从而增加冷却射流的展向扩散,有利于提高下游气膜冷却性能,而两端间断肋会诱导主流产生一个与肾形涡旋转方向相同的涡对,该涡对会进一步抬离冷却射流,降低下游气膜冷却性能;在气膜孔上游布置中心间断肋能提供最高的展向平均绝热气膜冷却效率和实际热降值。

关键词：气膜冷却上游间断肋布置方式冷却性能

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燃气轮机叶片前缘旋流冷却的热流固耦合数值研究

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西安交通大学学报 2020年第1期54卷 135-142页

作者：周源远范小军李亮李健武符阳春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

为了探究旋流冷却的热流固特性,建立了旋流冷却热流固耦合模型和纯流体模型,在相同边界条件下对两种模型的旋流冷却性能进行了对比研究,同时分析了热流固耦合模型温度场与结构场的分布特性。研究结果表明:固体壁面导热对冷气的流动影响... 详细信息

为了探究旋流冷却的热流固特性,建立了旋流冷却热流固耦合模型和纯流体模型,在相同边界条件下对两种模型的旋流冷却性能进行了对比研究,同时分析了热流固耦合模型温度场与结构场的分布特性。研究结果表明:固体壁面导热对冷气的流动影响较小,但对流体区域的换热会产生一定影响,热流固耦合模型下靶面的换热强度分布更为均匀,沿冷气流动方向高低换热区域的换热强度差异逐渐减小,各喷嘴进口对应高换热区域的换热强度沿流动方向逐渐增大,热流固耦合模型下靶面的平均换热强度比纯流体模型减小了5.05%;固壁导热对靶面温度有着显著影响,热流固耦合模型靶面温度分布比纯流体模型更为均匀;热流固耦合模型固体区域的整体温度沿着冷气流动方向逐渐升高,整体应力则沿冷气流动方向先增大后减小,靠近叶根和叶顶的区域出现应力集中;整体应变的变化趋势与整体应力变化趋势类似,但在固体传热面上,中部区域出现低应变区域。

关键词：热流固耦合旋流冷却固壁导热

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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

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西安交通大学学报 2020年第9期54卷 89-99页

作者：何娟邓清华高铁瑜丰镇平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

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... 详细信息

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。

关键词：双旋流冷却周向角直径比努塞尔数摩擦系数

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