摘要：为了阐明蒸汽冷却带肋矩形通道的换热增强机理,基于三维RANS方程和标准k-ω湍流模型,数值模拟了带肋矩形通道的流场和换热特性,研究了雷诺数、入口宽高比和肋间距对流动和换热特性的影响,进一步分析了努塞尔数与雷诺数、入口宽高比、肋间距之间的关系,由此得出带肋矩形通道的传热关联式。结果表明:肋片的存在破坏了较厚的换热边界层,增强了换热性能。雷诺数增大,平均努塞尔数、综合换热因子均增大,阻力系数小幅上升;宽高比增大,平均努塞尔数、综合换热因子均增大,阻力系数大幅上升;肋间距增大,平均努塞尔数增加,阻力系数先增后减,综合换热因子先减后增。所得传热关联式可为先进燃机蒸汽冷却叶片的设计提供参考。

摘要：针对燃气透平叶片蒸汽冷却问题,建立了透平叶片内冷通道实验系统.该系统主要包括蒸汽的发生器和调节器、整流段、带测量仪器的实验段、实验段加热装置、排气段、数据采集系统和控制系统.对10种不锈钢带肋实验段中的蒸汽传热和摩擦特性进行了实验研究,其中实验段的宽高比分别为0.25、0.5、1、2、4,肋角度分别为30°、45°、60°、90°,雷诺数为10 000～80 000,由此建立了反映雷诺数、肋角度和通道宽高比影响的传热和摩擦特性实验关联式.结果表明：带肋面宽度的增加使得蒸汽的传热和摩擦阻力增大;雷诺数的增加使得蒸汽的传热显著增强,但是对流动摩擦因子的影响不大;肋角度为60°时蒸汽传热和摩擦系数最大.该结果可为先进的高温燃气透平蒸汽冷却叶片的设计研究提供参考.