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推进技术2024年第04期:倾斜椭球凹陷阵列湍流强化传热实验与数值分析

来源:期刊VIP网 时间:


作者:许超;张鹏;饶宇;

单位:上海交通大学机械与动力工程学院;

摘要:为了提高涡轮叶片内部通道对流传热性能,本文基于瞬态液晶热像技术分别针对矩形通道表面排布的球形凹陷和斜椭球凹陷阵列的传热和压力损失特性进行了实验研究。在雷诺数为1×10~4~6×10~4内,与基准球形凹陷相比,平行排布和V形排布的斜椭球凹陷总体传热分别增强了23.8%~33.8%和104%~121%,V形排布的斜椭球凹陷综合传热性能显著提高了25%~68.3%。通过数值模拟发现,平行排布的斜椭球凹陷虽然可以诱发更强烈的二次流,但是平行的排布方式使下游凹陷受到来自上游凹陷升温后的流体冲刷,因此限制了传热的进一步增强。V形排布的斜椭球凹陷通过诱发大尺度的纵向涡对将来自主流的冷流体输运至壁面,冷流体直接冲击壁面并与近壁流体剪切,极大地增强了对流传热。

关键词:涡轮叶片冷却;;斜椭球凹陷;;传热;;瞬态液晶热像实验;;流动结构

基金资助:国家科技重大专项(2017-III-0009-0035);; 国家自然科学基金(11972230);; 中德合作小组(GZ1577);; 上海市科委国际科技合作项目(20110711000);; 深圳科技项目(JCYJ20210324123404011)~~