边壁振动对燃气涡轮叶片内部冷却影响的场协同分析

摘要

采用FLUENT软件动态网格技术,对振动情况下二维矩形通道内冷却空气与壁面之间的对流换热过程进行了数值模拟,分析了壁面振动的振幅、频率和振动强度对传热性能的影响。在计算范围内,壁面的振动可使换热强化,努赛尔数Nu最大能提高2.4%,且努赛尔数Nu随振幅和频率的增大而增大。研究表明:壁面振动有利于强化换热,且其增强换热的原因在于速度场和温度梯度场之间的协同程度得到了改善,并在一个振动周期范围内,存在着一个场协同数Fct最佳的相位角α;当在壁面振幅一定时,随着振动频率的提高,最佳相位角相应地有所滞后;在振动频率一定时,随着壁面振幅的加大,其最佳相位角稳定在315°附近。