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原文传递平壁气膜冷却的数值模拟

论文题名：	平壁气膜冷却的数值模拟
关键词：	船用燃气轮机;气膜冷却;数值模拟;插槽厚度高度比
摘要：	由于燃气轮机具有单机功率大、体积小、重量轻、工作可靠的优点，已经成为继蒸汽轮机和内燃机之后的新一代船舶动力装置。为了进一步提高燃气轮机的功率和热效率，目前广泛采用的方法之一是提高燃气的入口温度。随着燃气温度的不断提高，涡轮叶片冷却系统的研究受到了广泛的关注。在整个冷却系统中，气膜冷却是燃气轮机叶片广泛采用的冷却技术，因此，准确预估气膜冷却效果对燃气轮机叶片等的设计起着至关重要的作用。　　本论文通过使用雷诺平均的Navier-Stokes方程方法数值研究二维平壁气膜冷却问题。主要开展两方面的工作：一是研究不同湍流模型预测气膜冷却效率的准确程度。考察的湍流模型包括：一方程K-L模型和S-A模型，两方程系列中的L-S模型。二是研究不同插槽厚度高度比对气膜冷却效率的影响。计算中选取的三种不同插槽厚度与插槽高度比分别为0.126、0.38和0.63。不同结构下，保持冷却流与主流的吹风比一致(约为1.07)。计算结果均与实验值进行比较。　　计算结果表明：在本文所研究的三种湍流模型中，S-A和L-S模型预测的气膜冷却效率与实验值相比偏高，而K-L模型预测的偏低，但S-A的预报误差比K-L和L-S模型的都小。与K-L和L-S相比，S-A模型的表现最好。对于具有分离发生的槽道流动，一方程K-L模型计算精度不够高，而L-s模型由于在分离区预报的湍动能偏高导致其预报的气膜冷却效率远高于实验值。对于不同插槽厚度高度比的研究，计算表明插槽厚度高度比为O.126即插槽厚度高度比最小时，气膜冷却效率最高。这是因为插槽厚度高度比减小后，插槽板下缘生成的反向涡旋的尺寸和强度将减弱，这样将减弱主流和冷却流的掺混程度，从而提高了冷却流的附壁性，增强了壁面的冷却效果。
作者：	赵晓航
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	刘艳
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文