【摘 要】
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随着现代航空发动机性能的提高,有关冷气掺混问题的研究越来越受到重视,如何设计高温叶片冷却结构以提高冷却效果,是目前航空涡轮叶片设计者与制造者不断追求的目标.气、热耦
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随着现代航空发动机性能的提高,有关冷气掺混问题的研究越来越受到重视,如何设计高温叶片冷却结构以提高冷却效果,是目前航空涡轮叶片设计者与制造者不断追求的目标.气、热耦合与气、热、弹耦合数值仿真是解决气冷涡轮高效冷却低损失流动的重要工具.为了准确计算分析部件的热状况,开展气热耦合数值仿真是十分必要的.在该文中,借助计算流体力学的最新成果,通过气动热力分析耦合计算,研究了气冷条件下叶栅内的流动状况.首先,在数值模拟的理论方面,该文推导了流场与固体温度场求解的基本方程,并推导了在非正交曲线坐标系下的导热方程的展开式,建立了流场与固体温度场的热耦合计算模型.接着,该文借助CFX计算软件对某实际涡轮叶栅内的冷气射流流场进行了较为细致的数值模拟,主要是讨论冷气喷射孔排列方式以及冷气喷射方向对叶片表面的冷却效果的影响,其中针对冷气喷射孔的排列方式设计了四种方案,针对冷气喷射角度设计了三种方案,优化得出适用于该文所研究涡轮叶栅的冷却方案.耦合计算了叶片温度场及流道内的流场,并分析了流场结构.特别是对叶片温度场分布结果进行了分析,证明了采用耦合的方法得到的叶片温度场是真实的、准确的、符合实际的.
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