绕流肋片通道内的流动与换热特性数值研究

摘要

为进一步提高燃气轮机叶片内部冷却中冷却通道内的换热性能,降低通道内的流动损失,采用CFX软件数值研究了在Re为20000～80000的范围内,肋间距与肋高比p/e=10的6种肋片在宽高比为4:1的矩形通道内的换热与阻力特性.研究结果表明:再循环区对肋片下游的换热性能有很大影响,大范围削弱再循环区域会降低通道换热性能和热力性能;绕流肋片通道可以消除实心肋片通道肋片前后缘底部附近的传热恶化区域,而正方形绕流肋通道比圆形绕流肋通道具有更好的综合热力性能;对于绕流肋片通道来说,随着肋片横截面积减少比例的减小,通道综合热力性能增加,但摩擦阻力增大;边长越大的正方形绕流肋片通道的换热性能和综合热力性能越好,边长为实心肋片边长0.8倍的正方形绕流肋片通道获得了所研究肋片中的最佳综合热力性能和换热性能,相对于实心肋结构,正方形绕流肋结构的通道面积平均N u提高了0.92％ ～2.73％,加热段摩擦系数减小了10.89％ ～11.01％,热力性能因子提高了4.92％ ～6.75％.