航空发动机气冷涡轮叶片的气热耦合数值研究

【类型】学位论文

【作者】董平 

【关键词】 涡轮 数值模拟 气热耦合 转捩 复合冷却 温度不均匀分布

【摘要】现代航空燃气涡轮发动机为了获得更高的推重比和热效率,不断提高涡轮入口温度,目前涡轮进口温度已经远远超过叶片材料的熔点温度,必须采用复杂的冷却技术来保持涡轮叶片的正常工作,准确预测涡轮叶片的温度场是提高冷却效率、延长叶片工作寿命的关键问题,随着的计算流体力学的不断发展,气热耦合数值模拟技术已经成在航空发动机工程设计的重要工具,本文的主要工作就是对航空发动机气冷涡轮叶片进行气热耦合数值模拟,并对进一步提高涡轮叶片气热耦合数值模拟的准确性和可靠性进行深入分析。 本文首先研究了如何准确预测边界层转捩流动的问题,航空发动机中普遍存在转捩流动,边界层转捩前后的流动状态、壁面切应力和换热系数等均不相同,准确预测边界层转捩流动的起始位置对于涡轮叶片的气动和传热设计都具有非常重要的意义,能否准确模拟边界层转捩流动的关键在于如何选择合适的物理模型,本文选择常见的二方程湍流模型和转捩模型对平板边界层转捩实验进行数值模拟,通过详细分析各模型的计算特点和对转捩流动的识别能力,发现常见的高雷诺数K-ǜ湍流模型和低雷诺数K-?湍流模型都是基于全湍流假设,不能准确模拟边界层转捩流动,目前情况下准确模拟边界层转捩流动...

【学位名称】博士

【学位授予单位】哈尔滨工业大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】冯国泰

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