气孔对CW原表面回热器芯体内流动及传热影响分析

摘要

本文通过建立微型燃气轮机CW(Cross Wavy)原表面回热器三维周期性充分发展数值计算模型,分析了气孔对高温燃气和压缩空气芯体单元内的流动和传热性能的影响.分析结果表明:考虑气孔泄漏时,由气孔泄漏流进高温燃气芯体单元内的压缩空气流速远大于高温燃气流速,并且流动方向相反,燃气通道内流动阻力增大;考虑气孔泄漏时,空气和燃气芯体单元内对流换热减弱,气孔直径每增加50μm，一个周期内燃气芯体最高温度上升1 K，空气和燃气通道间对流换热效果变差,回热器回热性能下降;回热度随着芯体气孔直径的增大而减小,芯体气孔直径每增加50μm，回热度减小0.3%左右;流体在上、下芯体板组成的通道内的流动分布不是沿通道的中心对称,而是上、下部分沿对称面的反对称形式,呈1800的相位差,流体流动是波动的,流体流动方向的改变大大强化了传热;空气出口流速较燃气出口流速大得多,空气比燃气流动快得多.研究结果为回热器的性能校核提供了一定的指导依据.