杜昆
- 作品数：11 被引量：64H指数：4
- 供职机构：西安交通大学能源与动力工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理航空宇航科学技术更多>>
- 预旋槽缝流及间隙射流对端壁冷却性能的影响被引量：4
- 2019年
- 本文针对同时具有上游槽缝、端壁气膜孔及通道间隙的流道结构,采用求解雷诺时均方程的数值方法,计算了槽缝流量比、端壁吹风比、密度比及旋流比对下端壁冷却性能的影响。结果表明,增加上游槽缝流量可增加冷却气体在端壁的覆盖面积并强化端壁前缘的冷却效果;冷却流体密度比的增加会导致冷却射流随横向梯度迁移的趋势减弱;随吹风比的增加,通道间隙射流对其下游端壁的平均冷却效率先增大后减小,在M=1.0时取得最佳值;质量流量比较大时,端壁前缘冷却效果随旋流比的减小而减弱,而质量流量比较小时结论相反。
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- 关键词：燃气涡轮数值模拟
- 槽缝射流对静叶端壁冷却性能的影响被引量：20
- 2015年
- 采用数值求解三维RANS方程和k-ω湍流模型,研究了槽缝射流对涡轮静叶端壁冷却性能的影响;通过对4种湍流模型数值结果与实验数据的比较,验证了标准k-ω湍流模型可以有效模拟静叶前缘端壁的冷却性能,揭示了槽缝宽度、入射段结构和端壁边界型线对静叶端壁冷却性能的影响规律。研究结果表明:在一定的槽缝射流流量下,减小槽缝宽度能够增大冷却射流的覆盖面积,提高静叶前缘气膜孔排附近区域的冷却效率;过渡相切圆弧的槽缝入射段结构具有最佳的静叶端壁冷却效果。端壁边界型线可改变节距方向上的槽缝冷却射流的流量分配,影响下游端壁的冷却效果,当端壁相对型线幅值为0.75、相位角为30°时,槽缝射流具有最佳的静叶端壁冷却效果。
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- 关键词：数值模拟
- 跨音速涡轮静叶上端壁结构对动叶顶部气动换热特性的影响
- 2016年
- 本文通过求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和Spalart-Allmaras紊流模型数值研究了跨音速涡轮静叶上端壁结构对动叶顶部气动换热特性的影响。数值预测得到的动叶中径处压力分布与实验数据吻合良好,从而验证了该数值方法的可靠性。本文研究结果表明:静叶上端壁结构对动叶顶部前缘处的流动换热特性有显著影响,对靠近尾缘处的流动换热没有影响;静叶端壁为S型上端壁时叶顶平均换热流密度要低于采用常规端壁,且通流效率高于采用常规端壁;靠近尾缘区域的流动换热特性受间隙内斜激波的影响显著,由于斜激波和叶顶表面边界层的相互作用及斜激波在叶顶表面和端壁面之间的反射,导致靠近尾缘处的叶顶表面存在条状分布的高热流密度区域。
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- 关键词：跨音速涡轮叶顶间隙斜激波
- 微肋片结构的涡轮静叶端壁气动和冷却特性的数值研究
- 2019年
- 采用求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和SST k-ω紊流模型的方法数值研究了带微肋片结构的静叶端壁的流动传热和冷却特性。数值预测研究的端壁气膜冷却效率与实验测量数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。计算分析了在燃气涡轮的静叶端壁设计微肋片结构及静叶上游槽缝冷却射流流量对静叶端壁流动性能和冷却特性的影响。研究结果表明:在叶栅通道的压力面侧引入微肋片结构可显著抑制横向次流对冷却射流的干涉作用,同时微肋片结构对冷却射流的引导作用使冷却射流在沿肋片之间区域朝下游迁移。叶栅压力面侧端壁和叶栅通道端壁的冷却效率都有显著提高。此外,由于微肋片结构对横向次流有明显的抑止作用而减小了端壁附近横向次流导致的气动损失,因此带微肋片结构的端壁具有比常规端壁更小的气动损失。
- 杜昆李军
- 关键词：气动性能数值模拟
- 端壁相对运动对叶顶流动传热特性影响的研究
- 2017年
- 采用求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和标准k-w紊流模型的方法数值研究了端壁与动叶相对运动时动叶顶部的气动换热特性。以实验测量的叶栅为研究对象验证了所采用的数值方法和紊流模型的有效性。分析了端壁与叶顶有无相对运动时叶顶间隙高度对动叶顶部气动换热特性的影响。研究结果表明:端壁与叶顶存在相对运动时,叶顶换热系数随着间隙高度的增大而增大。在小叶顶间隙(s=0.2%H)时叶顶表面平均换热系数最小,动叶顶部前缘处的换热系数显著降低且泄漏流方向发生较大偏转。同时近顶部的吸力面侧前缘换热系数较大,随着叶顶间隙高度增大该区域的换热系数降低。端壁与叶顶无相对运动时,随着叶顶间隙高度的增加叶顶换热系数先增大后减小且在叶顶间隙中间弦长处产生大范围流动分离,当s=0.5%H时叶顶平均换热系数最大。小叶顶间隙(s=0.2%H)时端壁与叶顶存在相对运动时,动叶气动效率比端壁与叶顶无相对运动提高0.5%。大叶顶间隙(s=2.0%H)时端壁与叶顶无相对运动时,动叶气动效率比端壁与叶顶存在相对运动提高0.29%。
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- 关键词：数值模拟
- 跨声速涡轮叶顶间隙流动传热特性的数值研究被引量：4
- 2016年
- 针对叶顶间隙的高速泄漏流及复杂的流动问题,采用求解三维Reynolds-Averaged NavierStokes(RANS)和S-A湍流模型的方法研究了跨声速流动条件下涡轮叶片顶部的流动传热特性,同时计算分析了叶顶间隙高度和进口湍流强度对顶部流动换热特性的影响。研究结果表明:叶顶间隙为0.188%动叶高度(小间隙)时,间隙泄漏流为亚声速(0.3
- 杜昆李军
- 关键词：跨声速叶片叶顶间隙传热特性数值模拟
- 涡轮端壁流动传热与冷却性能研究进展被引量：4
- 2018年
- 随着进口燃气温度的不断增大和燃烧室出口温度的均匀化,燃气涡轮端壁承受极高的热负荷。涡轮端壁处的复杂流动结构使端壁部分区域冷却困难,容易造成端壁烧蚀从而降低涡轮气动性能且威胁涡轮的安全运行。为了提高涡轮的冷却和气动性能,需要深入分析端壁附近的流动结构和传热冷却特性。本文以端壁冷却为出发点,对燃气涡轮的气动传热和冷却技术的发展进行总结分析,结合实验和数值计算结果,对端壁流动传热和冷却相关的先进实验和数值研究结果进行分析讨论。在此基础上,对涡轮端壁的先进冷却技术和非轴对称端壁下冷却结构优化进行了展望。
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- 关键词：流动传热数值模拟
- 间隙和进口边界层厚度对跨音速涡轮叶顶流动换热特性影响的数值研究被引量：1
- 2015年
- 采用求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和标准k-ω紊流模型的方法数值研究了跨音速流动条件下涡轮叶片顶部的流动传热特性,分别研究了跨音速流动条件下叶顶间隙高度及进口边界层厚度对叶顶流动换热特性的影响。研究结果表明:在气流进口总温及出口静压一定时,跨音速流动时叶顶平均换热系数远大于亚音速流动,跨音速流动时叶片前缘附近存在高换热系数区且再附着线附近的高换热系数区靠近压力面侧。在跨音速流动条件下,叶顶间隙高度对叶顶平均换热系数影响较小,但随着叶顶间隙高度的增大压力面侧分离线附近的高换热系数区和吸力面侧附近的低换热系数区面积均增大。进口边界层厚度对叶顶换热影响很小,但对吸力面侧换热有一定影响。进口边界层厚度较大时,叶顶间隙泄漏较小而横向二次流强度较大同时泄漏涡在二次流的挤压下更加靠近吸力面侧,最终分离线附近产生高换热系数区。
- 杜昆宋立明李军
- 关键词：叶顶间隙传热特性
- 燃气透平凹槽状叶顶气膜冷却特性研究被引量：3
- 2014年
- 采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和k-ω紊流模型的方法研究了燃气透平凹槽状叶顶气膜冷却特性。通过比较4种紊流模型的数值结果与GE-E3实验数据,验证了采用标准k-ω紊流模型可以有效地模拟叶顶间隙的流动换热特性。计算分析了无气膜冷却时凹槽深度对叶顶间隙流动传热的影响特性。开展了凹槽状叶顶的气膜冷却几何结构参数气膜孔直径、气膜孔间距比、位置和吹风比对叶顶流动传热特性的影响。研究结果表明:无气膜冷却时,在1.5%叶高的叶顶间隙条件下凹槽深度为2%叶高时叶顶平均换热系数最高,凹槽深度继续增加,表面平均换热系数迅速降低。对于凹槽状叶顶气膜冷却特性的研究表明:在气膜孔叶顶中弧线布置方式下,吹风比为1.0时气膜冷却效率最好;在气膜孔叶顶中弧线布置方式和吹风比为1.0时气膜孔直径越大冷却效果越好;在吹风比是1.0时气膜孔布置在靠近吸力面侧时冷却效果最差;在气膜孔叶顶中弧线布置方式和吹风比是1.0时,间距比为5时凹槽状叶顶的气膜冷却效果达到最佳。
- 杜昆晏鑫李军
- 关键词：燃气透平气膜冷却数值模拟
- 凹槽状叶顶涡轮叶片传热特性的数值研究被引量：21
- 2014年
- 采用计算流体动力学软件ANSYS-CFX数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和标准k-ω紊流模型研究了涡轮叶片凹槽状叶顶的传热特性。数值预测的平顶部叶顶的换热系数分布与实验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。计算分析了凹槽深度和肩壁厚度对凹槽状叶顶传热特性的影响,还分析了动叶与机匣相对运动下的凹槽状叶顶无气膜冷却和中弧线布置气膜冷却时的流动换热特性。研究结果表明:在肩壁厚度一定时随着凹槽深度的增加叶顶换热系数降低;在1%叶高的叶顶间隙和2%叶高的凹槽深度及4种肩壁条件下1.0mm肩壁厚度时叶顶换热系数最小。相比于动叶与机匣均静止时,动叶和机匣之间的相对运动能够增强动叶顶部的换热效果;动叶与机匣间的相对运动能够增强前缘处气膜冷却效果,总体来说动叶旋转时的离心力和哥氏力对凹槽状叶顶的气膜冷却效果影响有限。
- 杜昆宋立明李军
- 关键词：涡轮叶片气膜冷却传热数值模拟
