变径孔射流冲击冷却的流动与传热特性数值研究

作     者：席雷 高源 赵振 高建民 徐亮 李云龙 XI Lei;GAO Yuan;ZHAO Zhen;GAO Jian-min;XU Liang;LI Yun-long

作者机构：西安交通大学机械工程学院西安710049 

基　　金：陕西省自然科学基础研究计划青年项目(2022JQ-545) 西安交通大学基本科研业务费基础研究专项(xzy012023071) 国家重点研发计划(2021YFF0602301) 

出 版 物：《汽轮机技术》 (Turbine Technology)

年 卷 期：2024年第66卷第3期

页      码：186-192页

摘      要：采用数值方法开展了变径孔射流冲击冷却的流动与传热性能研究。设计了3种变径孔射流冲击冷却结构,即收缩孔、直孔、扩张孔。对比了不同雷诺数情况下3种孔型射流冲击冷却的流动与传热特性。分析了雷诺数和孔型对射流冲击冷却流动性能、传热性能和综合热力性能的影响。拟合得到了不同孔型冲击冷却的平均努塞尔数、压力损失系数和综合热力系数有关于雷诺数的经验关联式。结果表明:与直孔冲击冷却相比,雷诺数为6000~30 000时,收缩孔冲击冷却的压力损失系数增加了约16.67倍~21.09倍,靶面平均努塞尔数提升了约0.96倍~1.85倍;扩张孔冲击冷却的压力损失系数降低了约22.55%~33.68%,靶面平均努塞尔数降低了约5.62%~10.85%。在3种孔型中,收缩孔冲击冷却的传热性能最优、流动性能最差,直孔冲击冷却的传热性能和流动性能都处于中等水平,而扩张孔冲击冷却的传热性能最差、流动性能最好。当雷诺数小于24 000时,扩张孔冲击冷却的综合热力性能最优,其次为直孔冲击冷却,而收缩孔冲击冷却的综合热力性能最差。当雷诺数大于等于24 000时,3种孔型冲击冷却的综合热力性能很接近。研究结果可以为未来先进燃气轮机内部变径孔冲击冷却的设计提供一定的参考。

主 题 词：冲击冷却 单孔射流 变径孔 流动性能 传热性能 

学科分类：080704[080704] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1001-5884.2024.03.007

馆 藏 号：203128150...