一、Heat Transfer Model with Two Heat Transfer Coefficients Along a M ultiperforated Plate-Application to Combustion Chamber Wall Cooling（论文文献综述）
菅海瑞[1]（2021）在《浸没燃烧天然气加热装置燃烧室优化数值模拟》文中研究表明浸没燃烧天然气加热装置是一种应用于天然气调压门站的新型天然气加热装置,于2017年首次投入使用,天然气换热效果达到既定设计目标。但是装置的燃烧室初始设计仍基于传统的经验设计,考虑到装置自身结构的紧凑性,本文通过理论分析计算与数值模拟实验研究的方法并结合实际装置运行情况,在保证燃烧稳定以及燃烧完全的前提下,对装置燃烧室进行优化设计,尽可能提高燃烧强度,降低NOx排放,减小燃烧室的尺寸和重量,以适应整台浸没燃烧天然气加热装置结构紧凑的要求。并最终给出这一类型燃烧室设计中的重要参数—烟气出口流动截面速度的推荐取值范围,为后续国内浸没燃烧天然气加热装置的设计提供参考依据。首先,根据装置实际情况,建立关于求解火焰高度与烟气出口截面流动速度的计算模型。并针对火焰高度计算模型中的关键参数层流火焰传播速度,建立一维层流预混火焰传播速度模型,通过求解构建火焰传播速度模型的基础数据,并利用化学动力学软件CHEMKIN求解出各具体实际工况下的层流火焰传播速度,最终求解出对应的火焰高度。其次,对在役结构燃烧室进行三维冷态数值模拟,结果表明:冷态条件下燃烧器内压力分布均匀,燃烧室处于正压;金属纤维表面气流速度分布均匀。在冷态模拟结果合理的基础上对模型进一步简化,进行二维热态模拟,分析比较在役结构燃烧室在额定设计功率,不同过剩空气系数下燃烧时的流场温度以及组分分布,结果表明:在役结构燃烧室燃烧状况较好,温度分布均匀;装置最佳运行过剩空气系数为1.4,与实际运行最佳工况相符;不同过剩空气系数下,燃烧在距离金属纤维很近的位置便实现了完全燃烧,径向燃烧空间还可进一步缩小优化。然后,在额定设计功率下设计四种不同结构的燃烧室,并在四种不同过剩系数下进行优化模拟,分析比较了包含在役结构燃烧室在内的20种不同烟气出口流动截面速度下的燃烧室温度分布,以及出口平均温度、NOx、CO浓度的变化规律。结果表明,针对这类浸没式燃烧—圆筒形金属纤维燃烧器的燃烧室设计:缩小燃烧室直径有利于减小NOx排放;综合考虑过剩空气系数对燃烧室设计以及NOx排放的影响,建议过剩空气系数取1.4;以满足燃烧稳定、CO满足排放标准、NOx排放最低的结构作为最佳燃烧室结构,最终得出:在不同火焰高度下,最佳燃烧室结构对应的烟气出口截面设计流速约为5m/s,因此,针对该类型燃烧室的设计,建议烟气出口流动截面速度取值不大于5m/s。最后,对在役装置在最佳燃烧室结构,最佳过剩空气系数下进行变功率模拟分析,对其燃烧负荷适应性进行了验证,结果表明:在负荷调节范围内,燃烧室燃烧稳定且NOx排放符合排放标准,负荷适应性较强,同时也证明了优化后燃烧室结构的合理性。
吴青[2]（2020）在《高温壁面的空气-燃油组合冷却方式研究》文中研究指明高热流壁面热防护是航空航天推进系统技术发展中面临的关键问题之一,本文针对旋转爆震发动机燃烧室壁面冷却,提出了空气-燃油组合冷却方案,并将其抽象为半封闭通道冷却的简化物理模型开展研究。所研究的冷却结构分为两类,一类为基于空气冷却的模式,包括单纯阵列射流冲击结构、阵列射流-扰流柱集成结构和阵列射流-平行肋隔板集成结构;另一类为基于空气和燃油组合冷却模式,包括油冷平行肋隔板和油冷射流孔板。论文的主要研究内容包括:首先,数值研究了基于气冷方式的阵列射流-扰流柱换热结构综合冷却效果,主要关注扰流柱的排布、直径以及形状对靶面综合冷却效果的影响,为体现阵列射流-扰流柱复合冷却结构的导热-对流强耦合传热过程特征,引入了靶板加热侧当量对流换热系数的概念,并分别采用冲击靶面对流换热系数和靶板加热侧当量对流换热系数进行了综合性能的评价分析。结果表明,与阵列射流冲击相比,扰流柱的存在有利于提高换热能力,随着射流雷诺数的增加,综合冷却因子减小;扰流柱相对于射流孔呈顺排方式的对流换热效果要优于叉排方式,同时,顺排方式的压力损失系数却低于叉排方式。至于扰流柱相对于射流孔的直径比的影响,基于冲击靶面和靶板加热侧对流换热系数的综合性能评价存在显着的差异。其次,数值研究了阵列射流-燃油冷却组合换热结构的冷却效果。将燃油通道设置在平行肋隔板内部,形成油冷平行肋隔板结构,重点研究了燃油流速、燃油冷却通道直径、隔板宽度和通道型面等的影响。研究表明,与纯空气冷却相比,空气-燃油组合冷却的冷却效果有较大的提升;尤其在空气射流雷诺数较低的情况下;改变隔板的宽度可以调整空气与燃油吸热的比例,改善壁面的温度分布,但增加隔板宽度后,空气流动区域减小,空气侧流阻增加幅度较大;圆形通道与跑道形通道的靶面温度略低于矩形通道,但通道的流动阻力远小于后者。将燃油通道设置在射流孔板内部,形成油冷孔板结构,研究表明,与油冷平行肋隔板相比,油冷孔板的靶面平均温度有所提高,燃油的吸热比和燃油的出口温升低于前者。最后,对以上几种结构开展了实验研究,实验测量了冲击靶面温度,得到了综合换热和燃油相对冷却效率的结果,并与数值模拟的结果进行了对比分析,初步讨论了冷却结构以及工况对高热流壁面冷却的影响。
昝浩[3]（2020）在《外部振动条件下再生冷却系统不稳定流动换热研究》文中提出采用吸热型碳氢燃料作为冷却剂的再生冷却可以有效地解决超燃冲压发动机的热防护问题。通常用于流量测量的差压式流量计和用于壁面冷却的冷却通道是再生冷却系统的重要组成部分。然而,碳氢燃料在壁面振动条件和拟临界区存在不稳定流动换热现象,对冷却系统安全运行造成严重危害。因此,开展碳氢燃料不稳定流动机理研究、不稳定流动失稳过程研究、热端通道中不稳定流动换热动态特性研究、以及外部振动对不稳定流动换热影响研究,是实现高效热防护的理论和技术基础。本文围绕以上问题开展研究如下:由于碳氢燃料在差压式流量计中处于常温状态,在冷却通道中处于高温状态,因此用“冷端节流通道”代表差压式流量计,用“热端通道”代表冷却通道。通过本文冷端节流通道振动实验和热端通道电加热实验,表明外部振动会引起冷端节流通道不稳定流动现象,高温碳氢燃料在热端通道存在不稳定流动换热现象,按照外部振动及热流诱导对不稳定流动现象进行分类:外部振动诱导时,采用三维节流通道流动数值模型,研究了外部振动条件下碳氢燃料在节流通道中不稳定流动机理。不稳定流动具体体现在喉部两端压差的不稳定,导致流量测量出现周期性变化。通过稳定流动流场和不稳定流动流场研究,分析了雷诺数和振动强度对不稳定流动的影响。研究表明,管道振动方向和流动方向一致时,流场分布发生周期性变化,从宏观现象分析,即回流区和主流区发生周期性移动,从而引起喉部两端压差的变化。对于轴向振动引起的不稳定流动,入口雷诺数、振动强度会影响回流区的运动,从而影响到流动不稳定。当管道振动方向和流动方向垂直时,回流区在振动方向上没有移动空间,因此不会发生不稳定流动现象。热流诱导是指小流量碳氢燃料在传热过程中出现的温度不稳定和大流量碳氢燃料在加热过程中压力不稳定现象。对于小流量不稳定流动,亚临界压力条件下沸腾振荡会诱导沸腾空间轴向运动;近临界压力条件下热声振荡壁面温度会大幅度下降而且不发生波动,主流温度波动幅度线性增加,导致沿程换热系数波动很大;超临界压力条件下不稳定流动会强化换热。对于大流量不稳定流动,很多因素比如质量流量、压力、热通量、入口流体温度、加热功率以及流体质量与管壁质量之比等都会影响失稳的动态过程。每个参数在动态过程中的相互作用是一种非线性关系,这种关系的变化先于压力信号幅值的变化,而且这两者之间存在时间差。通过研究发现利用小波熵方法可以在压力时间序列的幅值变化之前检测到失稳过程,通过递归复杂网络方法分析了失稳过渡区域与稳定区域和不稳定区域。进一步分析了外部振动对热端通道稳定流动换热和热流诱导不稳定流动换热的影响。对于稳定流动,亚临界压力条件下外部振动对液相燃油换热无影响,对气相换热有影响;近临界压力条件下外部振动对亚临界温度区间的燃料影响很小,但是会导致跨临界温区燃料传热恶化;超临界压力条件下只有当油温处于临界温度以下,内壁温处于临界压力以上时,外部振动才会强化热端通道换热。对于热流诱导不稳定流动,外部振动会导致亚临界沸腾振荡的气液两相部分传热恶化;近临界压力条件下高频振动会抑制热声振荡,使温度波动幅值变小;超临界压力条件下,振动会抑制超临界流动不稳定并强化换热。
马龙[4]（2019）在《燃气轮机高温壁面冷却结构设计及冲击冷却特性研究》文中提出随着工业技术的不断革新,能源已成为推动社会发展和经济发展的基本源动力。但当今社会仍面临着因能源利用率低所造成的巨大的环境问题,如何提高机械系统效能利用率已成为当今世界性难题。燃气轮机被命名为机械技术皇冠上的明珠,以其高效、清洁广泛应用于航空航天、电力能源、军事国防等领域。多年的发展使得我国在燃气轮机制造领域有着长足的进步,但距离国际先进水平相比仍存在很大差距。具体体现在没有掌握核心技术,热端部件设计、制造、维修及控制等关键问题仍需攻关。核心技术自主研发和国产化已成为保证经济发展和国防建设所亟待解决的重大问题,国家先后在2015年出台的《中国制造2025》中指出“要组织实施包括航空发动机及燃气轮机等在内的一批创新和产业化专项、重大工程”;在2017年国家发改委和国家能源局联合印发《依托能源工程推进燃气轮机创新发展的若干意见》等多项国家政策措施内容均提及大力发展具有自主知识产权的国家战略型装备技术,是实现制造强国战略目标的重要手段。本文结合国家自然科学基金项目《仿生非光滑表面结构冲击冷却关键技术研究》对燃气轮机高温部件简化模型表面结构进行了设计,同时探讨了仿生结构在高温壁面冲击冷却中的应用,并分析了仿生结构对壁面冲击冷却特性的影响。主要工作包括:第一,本文从燃气轮机高温部件冲击冷却特性出发,研究了流体力学数值模拟方法,对控制方程、离散化方法进行了研究。通过分析冷空气和喷雾复合冲击冷却方法及机理,选用兼顾运算效率和运算时间的Realizable k-ε模型作为冲击冷却流场分析的湍流模型,并确定了本文分析中所需的近壁面函数及评价函数。第二,作为一种有效的冷却方式,扰流柱结构在高温部件壁面模型中,起到了扰流强化换热的作用。本文分别在空气和喷雾冲击冷却条件下,对扰流柱结构高温壁面模型的流动特性及换热特性进行了数值模拟。通过结构对比表明,具有扰流柱结构的高温部件壁面较光滑壁面具有更好的冲击冷却效果;喷雾式复合冷却方式壁面换热最优。因此,在高温部件壁面排布扰流柱结构将有利于提高高温壁面冲击冷却效果。第三,向自然学习,基于仿生学思想,模拟沙丘成型机理,探讨了仿生结构设计在高温壁面上应用的可行性,通过分析表明仿沙纹肋式结构具有较好的换热效果。随后,通过对比仿沙纹肋式结构冲击孔的排布距离,发现仿沙纹肋式结构布置位置越靠近冲击孔,受对称涡流影响的越小,冷却效果越好。而后,分析了不同仿沙纹肋式结构对冲击冷却的影响,发现仿沙纹肋高度越高,沿着高温壁面流动的冷却介质能量消耗越大,冷却效果越差。第四,在前文的仿生研究基础上,通过分析蝴蝶翅膀“塔型”微结构特点,建立了仿蝴蝶肋式结构模型。首先,通过仿沙纹肋式结构模型的冲击冷却分析,确定了仿蝴蝶肋式结构排布位置。然后,分别对四种不同形状的结构进行了流场和温度场对比分析,发现尖角脊蝶肋结构模型对冷却腔和高温壁面的换热效果要强于圆角脊蝶肋结构模型。而后,通过分析仿蝴蝶式结构高度参数对其高温壁面冲击冷却影响,发现改变肋式结构的高度,将影响冲击孔到冷却腔封闭面区域内冷却介质的流动,进而影响高温壁面的冷却效果。最后,对全文进行了系统的总结并对未来的工作进行了展望。
罗绍文[5]（2020）在《同轴分级燃烧室冷却结构对边界温度特性研究》文中研究表明目前燃气轮机应用广泛,随着燃气轮机性能不断提高,燃烧室温度不断升高,燃烧室产生的燃气温度很容易超过燃烧室材料所承受的耐热温度。此外,由于燃烧室出口温度分布决定了涡轮叶片的工作可靠性和寿命,高温升低污染燃烧室没有掺混孔用于出口温度调控,完全靠进口可控边界进行燃烧室出口温度分布调控,在不影响燃烧组织的情况下,进口可控边界的选取和变化范围非常有限,因此研究火焰筒冷却结构对边界温度分布的影响规律是意义重大的。本文以同轴分级模型燃烧室为研究对象,采用数值模拟方法对边界温度分布调控展开研究,分析燃烧室壁面冷却特性以及出口温度分布规律,在此基础上给出应用于同轴分级模型燃烧室的边界温度优化方法以及壁面冷却结构,为燃烧室边界温度特性变化提供基础研究。本文主要工作内容如下:（1）针对目前多种常用的壁面冷却技术,采用数值模拟的方法对比分析了平板模型结构下的多斜孔冷却、复合角冷却以及冲击/气膜冷却三种冷却方式的冷却特性,结果表明:在冷却空气总流量确定的条件下,多斜孔以及复合角冷却性能均随着冷却结构孔的孔径增大而降低,冲击气膜冷却反之。多斜孔以及复合角随孔径减小贴壁效果越好,冲击气膜孔径变大,有较好的气膜贴壁效果。并且冲击/气膜冷却结构同比相同来流条件下的多斜孔和复合角冷却结构性能更优。（2）针对模型燃烧室的燃烧性能以及边界温度特性,采用数值模拟的方法研究了模型燃烧室的燃烧性能以及边界温度特性。结果表明:在燃烧过程中,回流区会随着孔径变大向内收缩;第三级旋流器部分气流贴壁向前流动会对壁面起到一定保护作用。出口最大不均匀度随孔径变大升高,总压损失随孔径变大降低。（3）采用数值模拟方法对比分析了不同改进优化方案下的燃烧室性能与边界温度分布特点,结果表明:在合理壁面冷却结构、旋流器结构以及燃料分配的条件下,可以有效的实现出口温升1100K、火焰筒壁面温度950℃以下的预期目标。
宋富强[6]（2019）在《超低热值燃气在环缝回热式模块化多孔介质中燃烧机理研究》文中进行了进一步梳理为了改善能源结构不合理的现状和由此造成的生态环境污染问题,发展高效、低污染排放的超低热值燃气燃烧技术具有非常重要的现实意义。将多孔介质燃烧技术应用在超低热值燃气燃烧,提高超低热值燃气应用范围和降低污染物排放,对提高能源利用率和环保具重要意义。研究和掌握多孔介质内部模块化布置结构对燃烧特性的影响规律以及认识其内在的燃烧机理,对开发新型燃烧器具有重要的理论和工程指导意义。论文系统地研究了模块化多孔介质结构对超低热值燃气燃烧的热值适应性、燃烧强度范围及污染物排放等影响规律。揭示了改变多孔介质内部模块化结构来实现优化燃烧特性的机理。研究结果对开发适用于超低热值燃烧的新型燃烧器,实现高效清洁燃烧提供了试验和理论指导。主要研究内容及成果如下:对均匀和渐变两种多孔介质结构,研究了不同结构对预热时间的影响。探究了不同预热温度对超低热值燃气燃烧的影响规律。发现了预热温度对超低热值燃气实现稳定燃烧起到重要作用,渐变型比均匀型结构可以更好地促进热量回流,对燃烧有促进作用。获得了燃气热值和预热温度对燃烧产物中CO排放的影响规律。搭建了低热值燃气在环缝回热模块化多孔介质中燃烧的实验台,采用了在轴向和径向孔径均发生变化的模块化多孔介质结构设计,并在燃烧室外布置了一个环形空间进行强化预热和蓄热。通过实验详细研究了不同的模块化多孔介质结构对超低热值燃气的热值适应性、燃烧强度范围及燃烧产物中CO排放等影响规律,以及在内外筒环缝中添加金属纤维对燃烧特性的影响规律。发现了多孔介质内部不同的模块化结构可以改变其对热值的适应性。获得了模块化结构可以使更低热值的燃气实现稳定燃烧的规律。研究发现了环缝中添填充金属纤维对超低热值燃气燃烧和火焰的稳定有促进作用。同时,研究了模块化结构对燃烧产物中CO排放的影响。获得了多孔介质内部不同布置结构对CO排放的影响规律。优化模块化布置结构可以使燃烧产物中CO含量降低,更有利于控制污染物的排放,揭示了通过改变多孔介质模块化结构实现优化燃烧特性和降低污染物排放的机理。采用了通入水蒸汽的办法来降低CO含量的试验研究。目的是通过水蒸汽进入燃烧器中被热解产生OH-来降低CO的产生。研究发现加入水蒸汽后燃烧室内温度变化很小,但燃烧产物中CO的含量降低。分析了通入水蒸汽降低污染物排放的机理,为降低超低热值燃气燃烧中污染物排放提供了一种解决方案及研究方向建立了超低热值燃气在模块化多孔介质中燃烧的数值模型,详细模拟了不同点火位置、不同预热温度、不同组合结构以及环缝中有无金属填充对多孔介质燃烧特性的影响规律。发现出口端点火比入口端点火对燃烧有利,发现预热温度是超低热值燃气稳定燃烧的重要影响因素。分析了内外筒之间环缝内填充金属纤维增强稳定燃烧的原因,揭示了增加环缝空间强化预热效果对多孔介质燃烧的影响机理。发现了渐变型和模块化结构对燃烧稳定性和回热效果比均匀结构好,模块与渐变结构比较,模块型的下游温度更低,说明模块型结构对热量的回流效果更好。采用数值模拟方法详细研究了超低热值燃气在三种比较典型的模块化多孔介质结构中的燃烧特性。进一步获得了不同模块化多孔介质布置结构对超低热值燃气燃烧特性的影响规律。发现了沿流动方向孔径逐渐变大的结构由于有利于辐射传热,比沿流动方向孔径逐渐减小的模块结构燃烧特性好,而且污染物减排效果更优。分析了模块化结构改善超低热值燃气热值适应性、稳定燃烧极限范围以及CO排放量的燃烧机理。获得了优化超低热值燃气燃烧特性的多孔介质内部模块化结构的布置规律,并给出了较优的模块化结构方案。
陈娉婷[7]（2019）在《燃气轮机透平气冷造型端壁的流动传热机制》文中指出燃气轮机是重要的能源动力装备,具有高效、清洁的特点。随着燃气轮机的发展,一级静叶透平端壁区域面临着气动和冷却两方面的挑战。在气动方面,造型端壁结构可以有效减小通道气动损失,而适用于一级静叶的造型端壁结构包括轴对称端壁和非轴对称端壁;在冷却方面,端壁区域的冷却是一级静叶冷却的难点,而端壁造型调整又会改变端壁的冷却特性。因而,为了获得更好的气动和冷却效果,需要深入理解造型端壁通道内的气动和冷却特性。本文在燃气轮机一级静叶端壁区域研究了端壁造型对于通道气动特性和端壁冷却特性的影响。轴对称端壁结构在通道二维设计的子午流面上收缩或扩张,对于端壁附近流体具有整体的加速或减速效果,本文建立了造型端壁形状优化平台,发展了轴对称端壁气动优化方法,在优化了的轴对称端壁通道中研究了通道上游冷气射流对于端壁冷却特性和通道气动特性的影响,并对比了轴对称端壁通道和原型端壁通道内的端壁气膜冷却特性。在轴对称端壁通道内发现存在一个较优的缝隙泄漏流冷却冷气流量范围,在这个范围内,冷却效率高,气动损失低;发现了动量比可以较好地描述不同轴对称端壁之间的冷却特征,这是因为相同动量比取值时,在滞止面上冷气与主流的相互作用特征相似。非轴对称端壁结构在通道三维设计的通道内局部凸起或凹陷,对通道内流动和换热特征产生局部影响,本文首先基于造型端壁形状优化平台发展了非轴对称端壁多目标优化方法,结合全局敏感性分析发现了非轴对称端壁通过改变流向加速作用改变通道气动特征、通过改变通道当地流速调整端壁表面换热特性的机制;设计搭建了非轴对称端壁环形叶栅气膜冷却实验台,基于压力敏感漆实验测量方法和数值模拟方法,归纳了非轴对称端壁对于通道内不同位置离散孔气膜冷却的影响规律,提出了流向加速作用是改变离散孔气膜冷却特性的重要因素。在更接近真实燃机条件的带模拟燃烧室出口条件的轴对称端壁通道内获得了与通道涡旋向相反的的动量梯度涡结构和冲击涡结构,得到了在整个端壁表面与叶片压力面和吸力面上的端壁冷却效果;通过对比不同冷却结构布置下通道内的流场和温度场,揭示了气膜射流与主流中动量梯度涡结构、冲击涡结构、通道涡结构的相互作用机制。本文在一级静叶端壁区域研究端壁造型对于通道气动特性和端壁冷却特性的影响,为端壁区域气动特性和冷却效率的双重优化打下了基础。
李毅飞[8]（2019）在《燃气透平气热环境下端区气膜冷却机理与设计方法研究》文中研究说明为了进一步提高循环效率,燃气轮机需要在提高透平前温的同时限制冷却气量,其对高效、精细化透平冷却设计提出了更高要求。透平端壁复杂流动区域的气膜冷却是冷却设计中的重要部分,准确预测透平端区气膜冷却需要充分掌握端区冷却气扩散与迁移特性与机理。本文基于气膜冷却精细化设计需求,研究了端区横向流动对单元气膜冷却和多排射流叠加特性的影响机理,探究了透平非均匀入口条件下的气热特性,发展了气膜冷却设计方法。气膜冷却的气热特性决定了冷却能力,本文抽象简化了透平端区流动结构,将横向流动从端区复杂环境中解耦,研究了该单一因素对单元气膜冷却流动特性和扩散特性的影响机理。端区横向流动使近壁冷却气横向偏转并迁移,偏转角度从主流向端壁逐渐增加。横向流动破坏了冷却射流涡结构和有效度横向分布的对称性,并在涡强度较低的射流下游区域主导冷却气横向迁移,迁移幅度随动量比提高而减小。横向流动提升了冷却气横向扩散作用,进而增强了中高吹风比的气膜冷却效果,面平均有效度最大提高15%。基于横向流动作用下单元气膜冷却的气热特性,本文发展了多排射流相互作用环境下单排孔气膜有效度的独立测量方法,探究了双排射流叠加特性与交互机制,提出了有效度二维设计和参数化方法。前后排射流冷却轨迹的相对关系决定了多排射流叠加时由于冷却气吹离、涡结构相互作用造成的冷却气扩散特性变化规律,而冷却轨迹的相对关系受到冷却射流本身偏转特性和双排气膜孔几何关系的共同影响。基于此,本文分析了Sellers模型应用于离散气膜孔有效度一维叠加的误差特性,并实验验证了有效度二维叠加方法的优越性,该方法预测误差比传统一维叠加方法平均降低20%以上,且能够得到较为准确的有效度二维分布。进一步地,本文提出了基于标量输运方程和Taylor冻结假设的有效度二维参数化方法,并实验验证了该方法的准确性。透平气热特性决定了气膜冷却环境和需求,本文探究了由燃烧室-透平非匹配结构造成的局部非周期性旋流与热斑对透平气热特性的耦合影响。非均匀旋流与热斑控制着各叶片的温度分布,相邻导叶平均温差可达到入口最大温差的18%。非均匀核心周向位置主导叶片的平均温度,而旋流方向主导温度的径向分布。基于以上研究,本文拓展了燃气透平气膜冷却设计方法,为复杂气热条件下的气膜冷却精细化设计提供了有力支撑。
王浩[9]（2019）在《燃气轮机燃烧室火焰筒壁冲击射流冷却研究》文中认为燃气轮机燃烧室内的火焰温度通常高达2000K,而目前金属材料能够耐受的最高温度不超过1200K,因此包裹火焰的火焰筒壁需要各种防护和冷却措施来保证其运行寿命。传统的采用气膜冷却的燃烧室火焰筒需要消耗大量的空气用于冷却。为了满足日益严苛的排放要求,贫燃预混燃烧室受到更多的关注。贫燃预混燃烧室需要更多的空气用于预混燃烧,用于火焰筒冷却和掺混的空气量相对减少。针对贫燃预混燃烧室的特点,本文将某采用气膜冷却的环管型燃烧室的火焰筒冷却结构改为冲击射流冷却。本文依据该结构提出了一种冲击射流冷却火焰筒的初步设计方法,用于确定冲击射流孔以及掺混孔的孔径尺寸。此外,本文还提出一种火焰筒壁温的计算方法,用于验证冲击射流冷却火焰筒设计的可行性。为了得到较优的冲击射流冷却结构,本文对单出口排气条件下均匀顺直排列的垂直等径的圆孔冲击射流冷却结构进行研究。所研究的结构变量包括射流孔直径D、冲击间距Z、射流孔长度（射流板厚度）t以及孔间距X。本文通过正交试验的方法确定了各参数对靶面平均传热系数h影响的显着性。其中X/D由于改变冷却空气的流量对h的影响非常显着,Z对h有显着的影响,D对h有一定程度的影响,t对h的影响可以忽略不计。本文通过回归正交试验的方法分别研究了在X/D=10时和X/D=8时,参数Z和D对h的影响趋势,并找到了所研究范围内Z和D的最优值。为了观察冲击射流冷却在真实燃烧室上的应用效果,本文运用CFD方法对采用冲击射流冷却的环管型燃烧室进行了稳态数值求解。计算结果显示火焰筒内部流场和温度场的不均匀性使得均匀阵列冲击射流冷却的效果不够理想。鉴于此,在设计冲击射流火焰筒结构时,应该根据火焰筒内火焰分布,在火焰筒内部对流换热较高的区域布置更多的或者更大的射流孔。
吉雍彬[10]（2019）在《燃气轮机燃烧室发散冷却耦合传热特性研究》文中进行了进一步梳理在现代燃气轮机燃烧室发展中高温升、低排放燃烧室是其主要的趋势。此种燃烧室由于冷却的空气量急剧减小,高效的冷却保护成为亟待解决的难题。发散冷却是通过在火焰筒壁面上开设大量离散小孔,形成规则化的多孔结构,利用冷却板内的强制对流换热以及燃烧室流动侧均匀的气膜覆盖实现对火焰筒壁面进行有效的热防护。它具有在冷却介质消耗较少的同时,可以提供较好冷却保护的优点。并随着现代制造工艺的日趋进步,诸如快速激光加工以及增材制造等方法的工业应用,发散冷却已被认为是现代燃气轮机尤其是航空发动机燃烧室中一种先进的冷却方式。本文以燃气轮机燃烧室发散冷却为研究对象,采用实验与数值模拟相结合的手段对燃烧室非反应态/反应态发散冷却的耦合传热特性开展了深入研究。首先对非反应态/反应态工况下发散冷却耦合传热特性进行了实验研究。利用红外测温技术对火焰筒壁面综合冷却效率分布进行了测量,通过调整发散孔倾斜角度（30°,90°和150°）重点考察了射流入射方向（前倾,垂直和后倾）对冷却流量特性和冷却性能的影响规律,冷却板压降范围为0-2.5%。实验结果表明:流量及流量系数随冷却板压降的增加而增加,无论非反应态还是反应态,斜孔（前倾和后倾）孔阵的流量系数均小于直孔孔阵。扩张旋流冲击壁面区域处冷却效率最低,其原因为冲击滞止点换热系数高,且抑制了冷却射流的有效喷射,孔内对流换热强度降低,气膜也无法在热侧覆盖。非反应态工况下,冷却板压降相同时,后倾孔综合冷却效率最高,直孔的冷却效率最低;反应态工况下,冷却板压降较低时,前倾孔的综合冷却效率最高,直孔的冷却效率最低,当冷却板压降增加至1.5%时,直孔冷却流量的大幅增加使得其综合冷却效率高于前倾孔结构。后倾发散孔引入的逆向射流对角回流区和冲击区冷却效率的提升效果在冷却板压降较大时才比较明显。其次,对非反应态/反应态工况下发散冷却性能的实验结果进行了深入对比分析,比较最低展向平均综合效率点轴向位置的迁移,并基于非反应态冷却效率结果,提出对反应态综合冷却效率值进行修正的方法。开展雷诺时均方法的数值模拟考察非反应态/反应态工况下近壁面的流动特征,揭示冷却性能差异的机理及主流-冷却射流的相互干涉作用。研究结果表明:在非反应态和反应态工况下,单位质量的冷却空气冷却效能随冷却板压降的增加而减小,其中后倾孔结构冷却效能最高,而直孔结构冷却效能最低。前倾孔冷却结构易于形成贴壁的覆盖气膜,其对主流的影响程度最小;直孔结构在靠近燃烧室出口处将主流抬升偏向燃烧室上部;后倾孔的逆向射流与主流之间存在强烈剪切作用,形成贴近壁面的涡结构,对主流影响最大。后倾孔冷却结构下的逆向射流动量与主流动量的竞争关系决定了发散气膜能否覆盖角回流区及冲击区,进而提高当地的冷却效率,同时也决定了冷却板上最低展向平均综合冷却效率点位置是否向上游移动。最后,针对实际环形燃烧室内外环面上主流-冷却射流不同的相干效应,及其对发散冷却性能的影响,开展了三喷嘴扇段燃烧室的发散冷却特性的耦合传热实验研究,利用红外方法测量火焰筒内外环面的温度分布并对比综合冷却效率。考察了冷却性能受冷却空气量和孔阵排布形式（顺排和叉排）的影响规律,研究结果表明:曲率不同导致高温燃气对内外环面辐射热负荷有所差异,内环面温度稍高于外环面。外环面上周向平均综合冷却效率随着流向距离的增加而增加,多排气膜叠加效应显现,而在内环面上,发散气膜附着能力衰退,没有出现气膜叠加效应。相比于顺排布置,叉排布置的发散冷却孔阵可以提供更好的冷却保护。综上,本研究掌握了与真实燃烧室工作状态更接近的反应态工况下主要参数对发散冷却性能的影响规律。同时提出了建立非反应态和反应态工况下关于综合冷却效率的修正方法,为利用实验室非反应态工况的实验结果指导实际燃气轮机燃烧室的发散冷却设计提供了支撑。最后提出了应用于燃烧室壁面发散冷却的逆向射流孔结构形式,对燃烧室发散冷却孔阵局部优化提供了新的思路。
二、Heat Transfer Model with Two Heat Transfer Coefficients Along a M ultiperforated Plate-Application to Combustion Chamber Wall Cooling（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Heat Transfer Model with Two Heat Transfer Coefficients Along a M ultiperforated Plate-Application to Combustion Chamber Wall Cooling（论文提纲范文）
（1）浸没燃烧天然气加热装置燃烧室优化数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 天然气加热技术背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 全预混式金属纤维表面燃烧技术概述及研究现状 |
| 1.2.1 金属纤维燃烧器燃烧系统组成及工作原理 |
| 1.2.2 金属纤维燃烧器特性及应用 |
| 1.2.3 研究现状 |
| 1.3 燃烧室设计方法概述 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 燃烧室优化相关理论计算 |
| 2.1 装置燃烧原理 |
| 2.2 燃烧室优化原则 |
| 2.3 燃烧室设计相关理论计算 |
| 2.4 金属纤维燃烧器火焰高度计算 |
| 2.4.1 装置燃烧所需空气量、燃气量计算 |
| 2.4.2 预混气入口质量流率计算 |
| 2.4.3 预混气入口压力计算 |
| 2.4.4 一维层流预混火焰传播模型 |
| 2.4.5 CHEMKIN数值求解一维层流预混火焰传播 |
| 2.4.6 燃烧温度计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 燃烧室燃烧数值模拟研究 |
| 3.1 燃烧室物理建模 |
| 3.1.1 物理模型及简化 |
| 3.1.2 网格划分及网格独立性验证 |
| 3.1.3 模型假定 |
| 3.2 数学建模 |
| 3.2.1 基本控制方程 |
| 3.2.2 湍流模型 |
| 3.2.3 组分输运与化学反应模型 |
| 3.2.4 气体辐射模型 |
| 3.2.5 NO_x模型 |
| 3.3 边界条件和区域条件设置 |
| 3.3.1 边界条件 |
| 3.3.2 区域条件 |
| 3.4 模型求解 |
| 3.4.1 求解方法 |
| 3.4.2 松弛因子设置 |
| 3.4.3 定义全局初始条件 |
| 3.4.4 定义局部区域初始条件 |
| 3.4.5 求解过程监控 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 在役结构燃烧室模拟计算结果分析 |
| 4.1 冷态模拟分析 |
| 4.2 热态模拟验证 |
| 4.3 温度分布 |
| 4.4 CH_4 摩尔分数分布 |
| 4.5 CO、NO_x摩尔分数分布 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 燃烧室优化模拟结果分析 |
| 5.1 200KW下变结构变过剩空气系数模拟分析 |
| 5.2 最佳结构在最佳过剩空气系数下变功率模拟分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）高温壁面的空气-燃油组合冷却方式研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及目的 |
| 1.2 爆震发动机的热防护研究 |
| 1.3 典型冷却方式研究 |
| 1.3.1 冲击射流研究 |
| 1.3.2 扰流柱/肋强化对流换热研究 |
| 1.3.3 再生冷却研究 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第二章 物理模型和计算方法简介 |
| 2.1 物理模型 |
| 2.2 介质热物性模型 |
| 2.3 湍流模型与验证 |
| 2.3.1 湍流模型 |
| 2.3.2 湍流模型的验证 |
| 2.4 计算方法 |
| 2.5 参数定义 |
| 第三章 阵列射流-扰流柱冷却结构的数值研究 |
| 3.1 阵列射流结构 |
| 3.1.1 结构说明 |
| 3.1.2 边界条件 |
| 3.1.3 计算结果分析 |
| 3.2 阵列射流-扰流柱结构 |
| 3.2.1 结构说明 |
| 3.2.2 边界条件 |
| 3.2.3 扰流柱排布方式的影响 |
| 3.2.4 扰流柱直径的影响 |
| 3.2.5 扰流柱形状的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 阵列射流-燃油冷却组合冷却结构的数值研究 |
| 4.1 阵列射流-简单隔板结构 |
| 4.1.1 结构说明 |
| 4.1.2 边界条件 |
| 4.1.3 不同冷却结构的比较 |
| 4.1.4 隔板宽度对阵列射流-隔板结构的影响 |
| 4.2 阵列射流-燃油冷却(冷却隔板)组合冷却结构的数值模拟研究 |
| 4.2.1 结构说明 |
| 4.2.2 边界条件 |
| 4.2.3 不同冷却结构的比较 |
| 4.2.4 工况参数的影响 |
| 4.2.5 结构参数的影响 |
| 4.3 阵列射流-燃油冷却(冷却孔板)组合冷却结构的数值模拟研究 |
| 4.3.1 结构说明 |
| 4.3.2 边界条件 |
| 4.3.3 不同冷却结构的比较 |
| 4.3.4 结构参数的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 阵列射流及阵列射流-燃油冷却组合冷却结构的实验研究 |
| 5.1 实验系统及装置 |
| 5.1.1 加热系统 |
| 5.1.2 冷却系统 |
| 5.1.3 测量系统 |
| 5.1.4 实验装置 |
| 5.2 实验数据处理及分析 |
| 5.2.1 重要参数的定义 |
| 5.2.2 换热特性分析 |
| 5.3 实验结果与数值模拟结果的比较 |
| 5.4 实验误差分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文 |
（3）外部振动条件下再生冷却系统不稳定流动换热研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 超燃冲压发动机再生冷却技术研究现状 |
| 1.2.2 超燃冲压发动机壁面振动研究现状 |
| 1.2.3 差压式流量测量及振动导致流动不稳定研究现状 |
| 1.2.4 碳氢燃料在冷却通道流动换热研究现状 |
| 1.2.5 复杂系统的非线性时间序列研究现状 |
| 1.3 再生冷却系统不稳定流动换热面临的难点 |
| 1.3.1 外部振动对流量测量的影响机制 |
| 1.3.2 外部振动对冷却通道热流诱导不稳定流动换热动态影响规律 |
| 1.3.3 碳氢燃料在冷却通道中不稳定流动实时监测方案 |
| 1.4 本文主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 再生冷却系统不稳定流动实验现象分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 再生冷却系统不稳定流动实验现象 |
| 2.2.1 外部振动导致冷端节流通道压差不稳定 |
| 2.2.2 小流量高温燃油诱导热端通道温度不稳定 |
| 2.2.3 大流量高温燃油诱导热端通道压力不稳定 |
| 2.3 基于多尺度小波相关信息熵的流动失稳特性分析 |
| 2.3.1 多尺度小波相关信息熵的构建和验证 |
| 2.3.2 再生冷却系统流动失稳特性分析 |
| 2.4 实验系统和数据处理 |
| 2.4.1 冷端节流通道振动实验 |
| 2.4.2 热端通道电加热实验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 外部振动诱导冷端节流通道不稳定流动机制研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数值模拟方法 |
| 3.2.1 物理模型和边界条件 |
| 3.2.2 数值验证 |
| 3.3 不稳定流动机理分析 |
| 3.3.1 无外部振动条件稳定流场分析 |
| 3.3.2 外部振动诱导流动分离往复变化 |
| 3.3.3 流动参数的不稳定规律 |
| 3.4 振动参数对不稳定流动的影响规律 |
| 3.4.1 振动三维方向对不稳定流动的影响 |
| 3.4.2 振动强度对不稳定流动的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 热流诱导热端通道碳氢燃料不稳定流动换热动态特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 小流量高温碳氢燃料不稳定流动换热动态特性分析 |
| 4.2.1 亚临界压力沸腾不稳定流动换热动态特性 |
| 4.2.2 近临界压力热声不稳定流动换热动态特性 |
| 4.2.3 超临界压力不稳定流动换热动态特性 |
| 4.3 大流量高温碳氢燃料流动失稳过程网络动态特性分析 |
| 4.3.1 递归复杂网络算法构建和验证 |
| 4.3.2 失稳过程网络动态特性分析 |
| 4.3.3 流动参数对失稳时间的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 外部振动对热端通道流动换热影响规律研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 外部振动对热端通道稳定流动换热影响规律 |
| 5.2.1 亚临界压力振动影响气相换热 |
| 5.2.2 近临界压力振动跨临界温区恶化换热 |
| 5.2.3 超临界压力振动强化换热 |
| 5.2.4 外部振动对热端通道流动换热影响边界 |
| 5.3 外部振动对热端通道热流诱导不稳定流动换热动态影响 |
| 5.3.1 外部振动强化亚临界沸腾振荡换热 |
| 5.3.2 外部振动抑制近临界压力热声振荡 |
| 5.3.3 外部振动抑制超临界不稳定流动并强化换热 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）燃气轮机高温壁面冷却结构设计及冲击冷却特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 燃气轮机高温部件冷却形式 |
| 1.3 燃气轮机中的多种冷却方式研究现状 |
| 1.3.1 对流和扰流冷却方法研究现状 |
| 1.3.2 冲击冷却方法研究现状 |
| 1.3.3 热障涂层技术及气膜冷却方法的研究 |
| 1.4 探讨解决燃气轮机热端部件冷却问题的新思路 |
| 1.4.1 复合冷却方式的设计与应用 |
| 1.4.2 仿生概念扰流结构的设计与应用 |
| 1.5 本文研究目标与主要研究内容 |
| 第2章 CFD方法及冲击冷却 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 CFD数值模拟理论基础 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 离散化 |
| 2.2.3 湍流问题的模拟 |
| 2.3 复合冲击冷却技术与方法 |
| 2.3.1 单一介质冲击冷却模拟方法 |
| 2.3.2 多介质复合冲击冷却模拟方法 |
| 2.4 近壁面函数及评价参数 |
| 2.4.1 近壁面函数的处理方法 |
| 2.4.2 评价参数定义 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 多场耦合条件下高温壁面液滴/冲击复合冷却传热特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 燃气轮机过渡段CFD模型建立 |
| 3.2.1 过渡段实体模型简化 |
| 3.2.2 有限元模型建立 |
| 3.3 单孔液滴/冲击复合冷却下壁面换热特性分析 |
| 3.4 多孔液滴/冲击复合冷却下壁面换热特性分析 |
| 3.5 四种曲率下液滴/冲击复合冷却下壁面换热特性分析 |
| 3.6 含扰流柱的液滴/冲击复合冷却下壁面换热特性分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 仿沙纹结构高温壁面冲击冷却特性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 风成沙纹物理特征分析 |
| 4.2.1 风成沙纹成形原理 |
| 4.2.2 风成沙纹数学模型概述 |
| 4.3 风成沙纹有限元模型建立 |
| 4.3.1 二维沙纹数学模型建立 |
| 4.3.2 双腔室模型简化 |
| 4.4 风成沙纹壁面冷却传热特性分析 |
| 4.5 不同排布方式的仿沙纹肋结构换热特性分析 |
| 4.6 不同高度的仿沙纹肋换热特性分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 仿蝴蝶微结构高温壁面冲击冷却传热特性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 蝴蝶微结构物理特征分析 |
| 5.3 仿蝴蝶微结构高温壁面有限元模型建立 |
| 5.3.1 仿蝴蝶肋几何模型建立 |
| 5.3.2 蝴蝶肋有限元网格划分 |
| 5.4 壁面冷却传热特性分析 |
| 5.5 不同层数错长脊蝶肋结构的冷却分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 一、作者简介 |
| 二、发表的学术论文(按出版时间排序) |
| 三、参加的科研项目 |
| 后记和致谢 |
（5）同轴分级燃烧室冷却结构对边界温度特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 壁面冷却技术 |
| 1.2.2 出口温度调控技术 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 数学物理模型建立 |
| 2.1 基本控制方程 |
| 2.2 三维湍流流动模型 |
| 2.3 辐射模型 |
| 2.4 燃烧模型 |
| 2.5 流热固耦合计算方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 平板模型结构冷却特性对比分析 |
| 3.1 壁面冷却结构与几何参数 |
| 3.2 计算模型及网格划分 |
| 3.2.1 计算模型选择 |
| 3.2.2 网格划分及网格无关系验证 |
| 3.2.3 边界条件及参数设置 |
| 3.2.4 计算方法验证 |
| 3.3 相关参数定义 |
| 3.4 计算结果分析 |
| 3.4.1 冷却孔射流特性 |
| 3.4.2 壁面温度场分布 |
| 3.4.3 冷却阻力损失 |
| 3.4.4 有效温比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 模型燃烧室边界温度特性分析 |
| 4.1 计算模型及网格划分 |
| 4.1.1 物理模型以及相关参数 |
| 4.1.2 网格划分以及独立性检验 |
| 4.1.3 燃烧模型验证 |
| 4.1.4 燃烧性能以及冷却特性评判指标 |
| 4.2 相同来流条件下模型燃烧室边界温度特性 |
| 4.2.1 边界条件 |
| 4.2.2 数值模拟计算结果分析 |
| 4.3 相同头部进气条件下模型燃烧室边界温度特性 |
| 4.3.1 边界条件 |
| 4.3.2 数值模拟计算结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 模型燃烧室冷却结构设计及优化 |
| 5.1 吹扫空气及吹扫燃料优化 |
| 5.1.1 流量分配 |
| 5.1.2 流场特性分析 |
| 5.1.3 温度场特性分析 |
| 5.2 壁面冷却结构优化 |
| 5.2.1 优化方案Ⅰ介绍 |
| 5.2.2 优化方案Ⅰ数值模拟结果分析 |
| 5.2.3 优化方案Ⅱ介绍 |
| 5.2.4 优化方案Ⅱ数值模拟结果分析 |
| 5.2.5 优化方案Ⅲ介绍 |
| 5.2.6 优化方案Ⅲ数值模拟结果分析 |
| 5.3 旋流器优化 |
| 5.3.1 流量分配对比 |
| 5.3.2 流场特性对比 |
| 5.3.3 温度场特性对比 |
| 5.3.4 总压损失系数 |
| 5.3.5 燃烧效率 |
| 5.4 最终优化方案确定 |
| 5.4.1 头部冷却结构 |
| 5.4.2 火焰筒外环侧壁面冷却结构 |
| 5.4.3 火焰筒内环测壁面冷却结构 |
| 5.4.4 数值模拟结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）超低热值燃气在环缝回热式模块化多孔介质中燃烧机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 中国能源及环境危机情况 |
| 1.1.2 我国超低热值气体使用情况 |
| 1.2 模块化多孔介质燃烧技术的优势和意义 |
| 1.3 本章小结 |
| 2 多孔介质燃烧研究及应用综述 |
| 2.1 多孔介质燃烧技术简介 |
| 2.1.1 多孔介质燃烧技术及燃烧机理 |
| 2.1.2 多孔介质材料 |
| 2.1.3 多孔介质结构参数 |
| 2.2 多孔介质燃烧试验研究 |
| 2.3 多孔介质燃烧数值研究 |
| 2.4 液体燃料在多孔介质中的燃烧研究 |
| 2.5 多孔介质燃烧技术的应用 |
| 2.6 研究不足及本文主要研究工作 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 超低热值燃气试验系统 |
| 3.1 试验装置及系统 |
| 3.1.1 供气系统 |
| 3.1.2 燃烧与换热系统 |
| 3.1.3 测量与控制系统 |
| 3.2 试验参数计算 |
| 3.2.1 燃烧强度的计算 |
| 3.2.2 理论燃烧温度 |
| 3.3 试验步骤 |
| 3.3.1 试验前准备 |
| 3.3.2 试验前预热过程 |
| 3.3.3 超低热值气体燃烧试验 |
| 3.3.4 试验结束 |
| 3.4 试验主要仪器 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 超低热值燃气在环缝回热式多孔介质中燃烧特性试验研究 |
| 4.1 燃烧预热阶段预热时间的试验研究 |
| 4.2 超低热值燃气燃烧试验 |
| 4.2.1 相同预热温度不同结构燃烧特性研究 |
| 4.2.2 不同预热温度与不同功率下的燃烧特性 |
| 4.2.3 不同工况下的污染物排放特性 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 超低热值燃气在环缝回热式模块化多孔介质中燃烧特性的试验研究 |
| 5.1 模块化多孔布置结构 |
| 5.2 模块M1型布置结构稳定燃烧的热值范围及燃烧强度 |
| 5.2.1 模块M1型火焰稳定燃烧的热值范围及燃烧强度下限试验 |
| 5.2.2 模块M1型火焰稳定燃烧的热值范围及燃烧强度上限试验 |
| 5.3 模块M2型火焰稳定燃烧的热值范围及燃烧强度 |
| 5.3.1 模块M2型火焰稳定燃烧的热值范围及燃烧强度下限试验 |
| 5.3.2 模块M2型火焰稳定燃烧的热值范围及燃烧强度上限试验 |
| 5.4 稳定燃烧强度范围与燃气热值间的关系 |
| 5.5 极限工况下不同燃气热值与污染物含量的关系 |
| 5.6 加入水蒸汽后预混燃烧对降低CO排放的试验研究 |
| 5.6.1 加水蒸汽试验装置 |
| 5.6.2 燃气中加入水蒸汽的试验步骤 |
| 5.6.3 试验结果分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 超低热值燃气在环缝回热式多孔介质中燃烧特性数值研究 |
| 6.1 环缝回热式模块化燃烧器模型的建立 |
| 6.1.1 模型假定 |
| 6.1.2 物理模型 |
| 6.1.3 数学模型控制方程 |
| 6.1.4 有关参数 |
| 6.1.5 边界条件和初始条件 |
| 6.2 计算过程 |
| 6.3 模型验证 |
| 6.4 计算结果和分析 |
| 6.4.1 不同点火位置超低热值燃气的燃烧特性 |
| 6.4.2 无金属填充不同组合结构对燃烧特性的影响 |
| 6.4.3 添加金属填充物不同组合结构对燃烧特性的影响 |
| 6.4.4 模块化结构有无金属填充对燃烧特性的影响 |
| 6.4.5 不同预热温度对燃烧特性的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 超低热值燃气在环缝回热式模块化多孔介质中燃烧特性的数值研究 |
| 7.1 模块化多孔介质布置结构方式 |
| 7.2 模块M1型火焰稳定燃烧的热值范围及燃烧强度 |
| 7.2.1 模块M1型火焰稳定燃烧的热值范围及燃烧强度下限 |
| 7.2.2 模块M1型火焰稳定燃烧的热值范围及燃烧强度上限 |
| 7.3 模块M2型火焰稳定燃烧的燃烧强度及热值范围 |
| 7.3.1 模块M2型火焰稳定燃烧的热值范围及燃烧强度下限 |
| 7.3.2 模块M2型火焰稳定燃烧的热值范围及燃烧强度上限 |
| 7.4 模块M3型火焰稳定燃烧的燃烧强度及热值范围 |
| 7.4.1 模块M3型火焰稳定燃烧的热值范围及燃烧强度下限 |
| 7.4.2 模块M3型火焰稳定燃烧的热值范围及燃烧强度上限 |
| 7.5 火焰稳定燃烧的热值范围与燃烧强度的关系 |
| 7.6 不同模块结构下CO排放情况对比 |
| 7.7 模拟结果与试验结果对比 |
| 7.8 本章小结 |
| 8 全文总结和展望 |
| 8.1 本文主要研究结论 |
| 8.2 本文主要创新点 |
| 8.3 不足之处和今后工作设想 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果性说明 |
| 学位论文数据集 |
（7）燃气轮机透平气冷造型端壁的流动传热机制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 燃气轮机和透平端壁区域 |
| 1.2 平端壁的流动传热特性 |
| 1.2.1 端壁区域的流动特性 |
| 1.2.2 端壁表面的换热特性 |
| 1.2.3 端壁气膜冷却特性 |
| 1.3 改善端壁区域气动特性的措施 |
| 1.3.1 轴对称端壁 |
| 1.3.2 非轴对称端壁 |
| 1.4 燃烧室出口条件对于端壁区域流动和传热问题的影响 |
| 1.5 研究现状总结和本文的研究目的 |
| 1.5.1 研究现状总结 |
| 1.5.2 本文的研究目的 |
| 第2章 气冷造型端壁流动传热的实验和数值研究方法 |
| 2.1 本章引言 |
| 2.2 环形叶栅端壁气膜冷却实验台 |
| 2.2.1 环形叶栅端壁气膜冷却实验台系统组成 |
| 2.2.2 环形叶栅端壁气膜冷却实验台主流系统 |
| 2.2.3 环形叶栅端壁气膜冷却实验台试验段 |
| 2.2.4 环形叶栅端壁气膜冷却实验台叶栅周期性验证及进口流动条件 |
| 2.2.5 环形叶栅端壁气膜冷却实验台测量方法 |
| 2.3 带模拟燃烧室出口条件的造型端壁气膜冷却实验台 |
| 2.3.1 带模拟燃烧室出口条件的造型端壁气膜冷却实验台系统组成 |
| 2.3.2 带模拟燃烧室出口条件的造型端壁气膜冷却实验台主流系统 |
| 2.3.3 带模拟燃烧室出口条件的造型端壁气膜冷却实验台试验段 |
| 2.3.4 带模拟燃烧室出口条件的造型端壁气膜冷却实验台出流设计 |
| 2.3.5 带模拟燃烧室出口条件的造型端壁气膜冷却实验台流动参数 |
| 2.3.6 带模拟燃烧室出口条件的造型端壁气膜冷却实验台测量方法 |
| 2.4 造型端壁形状优化方法 |
| 2.4.1 造型端壁优化目标 |
| 2.4.2 造型端壁优化几何设置和参数化 |
| 2.4.3 造型端壁优化的数值计算方法及验证 |
| 2.5 基于逼近理想解的序数偏好方法(TOPSIS)的最优解确定 |
| 2.6 基于支持向量回归模型的非轴对称端壁全局敏感性分析方法 |
| 2.6.1 全局敏感性分析数据获取 |
| 2.6.2 支持向量回归模型(SVR) |
| 2.6.3 全局敏感性分析方法 |
| 2.7 数值模拟方法 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 轴对称端壁的优化和气膜冷却流动传热特性 |
| 3.1 本章引言 |
| 3.2 轴对称端壁气动优化 |
| 3.3 轴对称端壁气膜冷却的数值算法及其验证 |
| 3.3.1 轴对称端壁气膜冷却的数值计算方法 |
| 3.3.2 轴对称端壁气膜冷却的数值算法验证 |
| 3.3.3 端壁绝热冷却有效度的定义方法 |
| 3.4 冷气流量对轴对称端壁通道气动和端壁冷却特性影响 |
| 3.4.1 冷气流量对轴对称端壁冷却特性的影响 |
| 3.4.2 冷气流量对轴对称端壁通道气动特性的影响 |
| 3.4.3 轴对称端壁冷却射流与主流的相互作用机制 |
| 3.5 轴对称端壁对于端壁冷却特性的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 非轴对称端壁的多目标优化及敏感性分析 |
| 4.1 本章引言 |
| 4.2 非轴对称端壁多目标优化 |
| 4.2.1 非轴对称端壁多目标优化方法及结果 |
| 4.2.2 非轴对称端壁多目标优化结果的流场特性 |
| 4.2.3 非轴对称端壁多目标优化结果的换热特性 |
| 4.3 非轴对称端壁全局敏感性分析结果 |
| 4.3.1 基于基本效果分析方法(EET)的变量筛选结果 |
| 4.3.2 基于Sobol方法的敏感性分析结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 非轴对称端壁的气膜冷却特性 |
| 5.1 本章引言 |
| 5.2 非轴对称端壁气膜冷却研究对象和实验工况 |
| 5.2.1 非轴对称端壁气膜冷却研究对象 |
| 5.2.2 非轴对称端壁气膜冷却实验工况 |
| 5.3 非轴对称端壁气膜冷却数值计算方法及验证 |
| 5.4 非轴对称端壁不同位置的气膜冷却特性 |
| 5.4.1 非轴对称端壁和原型端壁通道压力分布 |
| 5.4.2 通道上游离散孔排 |
| 5.4.3 通道前部离散孔排 |
| 5.4.4 通道中部离散孔排 |
| 5.4.5 通道后部离散孔排 |
| 5.5 非轴对称端壁全覆盖气膜冷却特性 |
| 5.5.1 非轴对称端壁对于离散孔全覆盖气膜冷却特性的影响 |
| 5.5.2 冷气流量对于非轴对称端壁全覆盖气膜冷却特性的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 带模拟燃烧室出口条件的轴对称端壁区域气膜冷却流动传热特性 |
| 6.1 本章引言 |
| 6.2 研究对象描述和叶栅进口条件 |
| 6.3 端壁冷却特性 |
| 6.4 叶栅内流场和温度场 |
| 6.4.1 无气膜冷却射流时的叶栅内流场 |
| 6.4.2 气膜冷却射流形成的叶栅内流场和温度场 |
| 6.5 通道气动损失 |
| 6.6 泛冷却特性:叶片压力面和吸力面的冷却特性 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 工作总结及展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表学术论文与研究成果 |
（8）燃气透平气热环境下端区气膜冷却机理与设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.1.1 燃气轮机透平冷却 |
| 1.1.2 气膜冷却技术 |
| 1.2 气膜冷却 |
| 1.2.1 气膜冷却单元的研究 |
| 1.2.2 冷却射流叠加研究 |
| 1.2.3 气膜冷却射流与主流的气热耦合研究 |
| 1.3 透平入口非均匀性影响研究 |
| 1.3.1 解耦的非均匀因素影响研究 |
| 1.3.2 耦合的非均匀因素影响研究 |
| 1.4 本文研究目的和研究内容 |
| 第2章 实验技术和数值方法 |
| 2.1 本章概述 |
| 2.2 实验技术 |
| 2.2.1 低速风洞实验台 |
| 2.2.2 压力敏感漆测量技术 |
| 2.2.3 流场测量技术 |
| 2.3 数值模拟方法 |
| 2.3.1 气膜冷却数值模拟方法 |
| 2.3.2 透平级数值模拟方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 横向流动对单元气膜冷却的影响 |
| 3.1 本章概述 |
| 3.2 弯通道模拟横向流动 |
| 3.2.1 模拟横向流动原理 |
| 3.2.2 端壁横向流动基本特性 |
| 3.3 横向流动对射流流动特性的影响 |
| 3.3.1 研究方法 |
| 3.3.2 涡系结构 |
| 3.3.3 冷却气空间分布 |
| 3.3.4 冷却射流拓扑结构 |
| 3.4 横向流动对冷却气扩散特性的影响 |
| 3.4.1 实验工况 |
| 3.4.2 对成型孔冷却的影响 |
| 3.4.3 密度比的影响作用 |
| 3.4.4 横向压力梯度强度的影响作用 |
| 3.4.5 面平均绝热有效度 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 双排冷却射流叠加特性研究 |
| 4.1 本章概述 |
| 4.2 双排射流叠加研究方案 |
| 4.2.1 冷却气扩散实验方案 |
| 4.2.2 研究工况 |
| 4.3 双排叠加射流冷却轨迹 |
| 4.3.1 射流叠加中的冷却轨迹偏移特性 |
| 4.3.2 双排气膜孔几何关系的影响 |
| 4.3.3 冷却轨迹间的顺差排关系 |
| 4.4 双排冷却射流扩散的相互影响特性 |
| 4.4.1 直通道中双排冷却射流叠加 |
| 4.4.2 横向流动作用下双排冷却射流叠加 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 有效度二维叠加设计方法 |
| 5.1 本章概述 |
| 5.2 Sellers公式在气膜冷却中的适用性 |
| 5.2.1 有效度一维叠加方法 |
| 5.2.2 离散气膜孔的有效度二维叠加方法 |
| 5.3 基于Sellers公式的有效度二维叠加 |
| 5.3.1 研究工况 |
| 5.3.2 冷却轨迹顺排与差排 |
| 5.3.3 冷却轨迹一般关系 |
| 5.3.4 有效度叠加方法误差分析 |
| 5.4 有效度二维参数化 |
| 5.4.1 有效度的参数化分析 |
| 5.4.2 参数化方法理论模型 |
| 5.4.3 横向分布参数化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 燃烧室与透平非匹配对透平气热特性的影响 |
| 6.1 本章概述 |
| 6.1.1 研究方法 |
| 6.2 局部非周期性气热特性 |
| 6.2.1 叶片表面时均温度分布特性 |
| 6.2.2 热斑温度非均匀性 |
| 6.2.3 透平气热损失特性 |
| 6.3 局部非周期的瞬时流动特性 |
| 6.3.1 工质参数波动频率及幅值 |
| 6.3.2 导叶通道涡系结构 |
| 6.3.3 动叶通道涡系结构 |
| 6.3.4 流向涡结构在动叶通道中的演化模型 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）燃气轮机燃烧室火焰筒壁冲击射流冷却研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 冲击射流冷却的研究现状 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 2 基本理论 |
| 2.1 计算流体力学理论 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 燃烧模型 |
| 2.1.4 辐射模型 |
| 2.1.5 有限体积法 |
| 2.2 试验设计理论 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 冲击射流冷却火焰筒结构的初步设计及温度计算 |
| 3.1 冲击射流冷却火焰筒结构的初步设计 |
| 3.1.1 原型燃烧室掺混孔射流深度 |
| 3.1.2 新型燃烧室掺混孔面积 |
| 3.1.3 新型燃烧室冲击射流孔面积 |
| 3.2 火焰筒温度的一维计算 |
| 3.3 火焰筒温度的准三维计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 冲击射流冷却结构参数研究 |
| 4.1 前处理 |
| 4.1.1 几何模型 |
| 4.1.2 网格划分 |
| 4.1.3 网格无关性验证 |
| 4.1.4 求解设置 |
| 4.2 冲击射流冷却结构参数的显着性研究 |
| 4.3 X/D=10 时的冲击射流冷却结构研究 |
| 4.3.1 正交试验 |
| 4.3.2 回归正交试验 |
| 4.4 X/D=8 时的冲击射流冷却结构研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 冲击射流冷却燃烧室的数值计算 |
| 5.1 前处理 |
| 5.1.1 几何模型 |
| 5.1.2 网格划分 |
| 5.1.3 网格无关性验证 |
| 5.1.4 求解设置 |
| 5.2 计算结果分析 |
| 5.2.1 速度场 |
| 5.2.2 温度场 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（10）燃气轮机燃烧室发散冷却耦合传热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 燃气轮机燃烧室冷却技术 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 发散冷却的机理研究 |
| 1.3.2 燃气轮机燃烧室传热及冷却研究 |
| 1.4 本文的研究内容及意义 |
| 第二章 燃烧室发散冷却耦合传热分析与实验系统 |
| 2.1 燃烧室发散冷却耦合传热分析 |
| 2.2 燃烧室发散冷却实验系统 |
| 2.2.1 实验系统概述 |
| 2.2.2 模型燃烧室及冷却板 |
| 2.2.3 预混燃烧器 |
| 2.3 燃烧室发散冷却测量系统 |
| 2.3.1 红外热像仪测量 |
| 2.3.2 其他测量系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 燃烧室发散冷却非反应态耦合传热特性 |
| 3.1 实验测量及工况 |
| 3.2 流动和温度特性 |
| 3.2.1 流量及流量系数 |
| 3.2.2 燃烧室内及出口温度 |
| 3.2.3 冷却板表面温度分布 |
| 3.3 综合冷却效率特性 |
| 3.3.1 局部综合冷却效率 |
| 3.3.2 平均综合冷却效率 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 燃烧室发散冷却反应态耦合传热特性 |
| 4.1 实验测量及工况 |
| 4.2 流动和温度特性 |
| 4.2.1 流量及流量系数 |
| 4.2.2 燃烧室内及出口温度 |
| 4.2.3 冷却板表面温度分布 |
| 4.3 综合冷却效率特性 |
| 4.3.1 局部综合冷却效率 |
| 4.3.2 平均综合冷却效率 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 非反应态/反应态冷却性能对比及影响机理 |
| 5.1 参考温度的选取 |
| 5.2 最低展向平均综合冷却效率值及其位置 |
| 5.3 非反应态/反应态冷却性能对比及修正 |
| 5.4 数值模拟 |
| 5.4.1 数学物理模型和网格划分 |
| 5.4.2 数值方法和模型选择 |
| 5.4.3 边界条件及参数选取 |
| 5.4.4 计算模型的验证 |
| 5.5 数值结果分析 |
| 5.5.1 温度场及流场对比 |
| 5.5.2 冷却板冷侧/热侧冷却效率对比 |
| 5.5.3 主流与冷却射流的干涉机理 |
| 5.5.4 绝热冷却效率 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 环形燃烧室发散冷却特性 |
| 6.1 实验测量及工况 |
| 6.2 冷却空气流量的影响 |
| 6.2.1 温度分布 |
| 6.2.2 局部综合冷却效率分布 |
| 6.2.3 平均综合冷却效率 |
| 6.3 孔阵排布方式的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论及展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 符号与标记 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的学术成果 |
四、Heat Transfer Model with Two Heat Transfer Coefficients Along a M ultiperforated Plate-Application to Combustion Chamber Wall Cooling（论文参考文献）
- [1]浸没燃烧天然气加热装置燃烧室优化数值模拟[D]. 菅海瑞. 北京建筑大学, 2021(01)
- [2]高温壁面的空气-燃油组合冷却方式研究[D]. 吴青. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [3]外部振动条件下再生冷却系统不稳定流动换热研究[D]. 昝浩. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [4]燃气轮机高温壁面冷却结构设计及冲击冷却特性研究[D]. 马龙. 吉林大学, 2019(02)
- [5]同轴分级燃烧室冷却结构对边界温度特性研究[D]. 罗绍文. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
- [6]超低热值燃气在环缝回热式模块化多孔介质中燃烧机理研究[D]. 宋富强. 北京科技大学, 2019(06)
- [7]燃气轮机透平气冷造型端壁的流动传热机制[D]. 陈娉婷. 清华大学, 2019(01)
- [8]燃气透平气热环境下端区气膜冷却机理与设计方法研究[D]. 李毅飞. 清华大学, 2019(02)
- [9]燃气轮机燃烧室火焰筒壁冲击射流冷却研究[D]. 王浩. 大连理工大学, 2019(02)
- [10]燃气轮机燃烧室发散冷却耦合传热特性研究[D]. 吉雍彬. 上海交通大学, 2019(06)