管道网络法在涡轮叶片传热设计中的应用研究

摘要

燃气轮机广泛的应用于航空、船舶、机车推进系统、燃气发电等各种工业用途。随着燃气轮机涡轮前温度的不断提高，涡轮叶片冷却结构越来越复杂，传热设计面临越来越大的挑战。精确而快速的传热分析计算是叶片传热设计的关键。管道网络方法能够快速有效地模拟复杂流路系统，是传热分析不可或缺的手段之一。
　　本文对管道网络法在涡轮叶片传热设计中的应用进行了研究，详细分析和推导了管网计算的数学模型、介绍了管网模型的求解方法，分别采用由哈尔滨工业大学发展的一种迭代算法及压力修正算法构成的混合算法求解管网计算动量方程和质量方程，采用顺序算法求解能量方程；基于Matlab语言，编制了管网计算程序；应用该程序对若干个典型流动模型进行了计算，对比文献结果和解析解，计算结果误差较小。将校核过的管网程序应用到某燃气涡轮叶片冷却结构传热设计流程中，对该气冷叶片进行初步传热设计。比较分析全三维气热耦合计算和管网计算结果，管网计算总的冷气流量与三维计算偏差较小，管网计算叶片温度趋势与三维计算基本吻合。

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第1章 绪 论

1.1研究背景和意义

1.2管道网络法的应用发展概述

1.3本文的主要研究内容

第2章 管道网络法的计算原理及求解方法

2.1管道网络法控制方程

2.2管网计算的求解方法

2.3物性参数的计算

2.4流阻和换热计算关联式

2.5本章小结

第3章 管网计算算例校核

3.1 简单流动单元的计算实例分析

3.2 某径向涡轮管网计算实例分析

3.3 本章小结

第4章 管道网络法在涡轮叶片传热设计中的应用

4.1 计算模型边界条件介绍

4.2 冷却结构方案设计

4.3冷却结构三维气热耦合详细设计分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

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