旋轉條件下典型形狀孔結構流動與換熱特性研究.pdf

1、孔結構作為空氣系統中的重要節流元件，包括圓形孔、腰形孔、異形孔和環形孔等多種形式，被廣泛地應用于航空發動機渦輪盤、鼓筒、軸等結構上。航空發動機工作時渦輪、軸等部件都處于高速旋轉運行狀態，準確把握旋轉條件下各類孔結構的流量特性及壓力和溫度分布是空氣系統設計中關鍵的環節。因此，為給航空發動機空氣系統設計提供必要的技術支撐，本文針對旋轉條件下典型形狀孔結構的流動與換熱特性開展數值和試驗研究。
　　首先，數值研究了收縮比、截面形狀（圓形、

2、腰形、方形和六邊形）對旋轉軸向孔結構流動換熱特性的影響。在本文參數范圍內，研究結果表明：隨著收縮比增大流量系數減小，收縮比大于一定值后，流量系數趨于不變；不同孔形旋轉軸向孔的流量系數差異不超過7％，流阻系數圓形與六邊形偏差高于10%外，其余均在10%以內；旋轉時圓形換熱先減弱后增強，其他孔形均是隨著旋轉效應增強而換熱增強，總體上腰形2>圓形>腰形1>六邊形>方形。
　　然后，數值研究了旋轉數、進出口壓比、徑向比和長徑比等參數對內壁

3、旋轉的環形孔流動與換熱特性。在本文參數范圍內，研究結果表明：環形孔內壁的旋轉增強了流體與內壁間的換熱，但對外壁換熱和流動特性影響較??；進出口壓比增大，環形孔內流體速度增大，而近壁區分離減小，對流量系數影響較小，而流阻系數明顯增大，流體與內外壁換熱也均增強；徑向比增大，環形孔近壁分離先逐漸增大，環形孔流量系數和外壁平均換熱系數均先減小后不變，流阻系數和內壁平均換熱系數則先增大后逐漸減??；長徑比增大，環形孔流量系數先略有增大后逐漸減小，流阻