リブ付設ガスタービン翼内流路の高効率冷却法に関する数値解析的研究
带肋燃气轮机叶片内部流道高效冷却方法数值分析研究
基本信息
- 批准号:01J03172
- 负责人:
- 金额:$ 1.28万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
- 财政年份:2001
- 资助国家:日本
- 起止时间:2001 至 2002
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
まず昨年に引き続き,隙間リブと傾斜隙間リブの熱流動場及び壁面での熱伝達特性をより詳細に検討するために,新たに複数の乱流モデルの検討を行った.モデルとしては,Craftらが提案した非線形モデルが流れの三次元的な渦構造と壁面での熱伝達率を高い精度で予測が可能であると示した.一方で,新たなリブ形状として千鳥配列型隙間リブの提案と評価を行った.現象に関する新たな知見として,隙間リブの設置によりリブ下流のせん断層内でのレイノルズ応力の増大効果と循環流内の竜巻渦が生成される効果により,伝熱効率が低い循環流領域の縮小効果が得られることを示した.また,隙間を流れる流体がリブ下流でエントレイメント効果によって流路中心線上まで引き込まれ,その一部が循環流と合流し,逆流することによって流路下壁面近傍で流れの乱れエネルギーを増進させる.この結果,循環領域内でも隙間のない一般に用いられているリブ形状と比較して伝熱促進効果が得られた.これらの現象を背景に,新たに提案した千鳥配列型隙間リブは,他のリブに比べて,圧力損失の低減効果,面平均熱伝達率の向上,そして流路下壁面での熱伝達率分布の一様性等の向上をもたらすことを示し,ガスタービン翼内冷却法として高い性能を示すことを明らかにした.更に,傾斜隙間リブでは,圧力損失の低減効果と縦渦等の二次渦の生成による伝熱促進効果,そしてリブ背面における低伝熱効率領域の縮小効果により,リブとしての高い総合性能が得られた.これらのトレードオフ問題として,傾斜角約45度が効果的な伝熱性能をもたらすことを示した.次に,リブ型凹凸流路の層流領域における研究として,凹凸壁で隔たれた二流路と隔壁内の熱伝導をも考慮した数値解析を行い,隔壁の幾何形状やレイノルズ数,そして隔壁内の熱伝導現象の流路の伝熱性能・圧力損失への影響を明らかにした.二流路間において熱が単に隔壁を垂直に横切る方向に伝わるのではなく,隔壁に沿って壁面の熱伝達率の高い領域間を熱が伝わることを明らかにし,リブ型凹凸流路の設計・伝熱性能評価を行う際には隔壁の板厚と材質を考慮する必要がある,という新しい指針を示した.
A detailed analysis of the thermal flow field and thermal conductivity characteristics of the gap and inclined gap was carried out. Craft is proposed to be non-linear, and the flow is three-dimensional. Vortex structures and wall surfaces are predicted to be possible with high accuracy. A party, a new shape, a thousand birds with a gap between the proposal. The phenomenon is related to the new phenomenon, the increase of the force in the lower part of the fault, the generation of the vortex in the circulating current, and the reduction of the heat transfer rate in the circulating current. The fluid in the gap flows downward and upward along the center line of the flow path, and part of the fluid flows downward and upward along the lower wall of the flow path. As a result, the gap between the circular field and the circular field is generally used to compare the shape of the circular field and the thermal promotion effect. In the background of this phenomenon, new proposals are proposed to reduce the pressure loss, increase the surface average heat transfer rate, and increase the heat transfer rate distribution on the lower wall of the flow path. In addition, the inclined gap between the two sides, the pressure loss reduction effect, the vortex generation effect, the heat promotion effect, the back side of the two sides, the low heat efficiency region, the reduction effect, the high integration performance. The angle of inclination is about 45 degrees, and the thermal performance of the effect is shown. Secondly, the laminar flow field of the concave and convex flow path is studied. The influence of the geometric shape of the partition wall, the number of the partition wall and the heat conduction phenomenon in the partition wall on the heat transmission performance and pressure loss of the flow path is discussed. The heat transfer between the two channels is vertical to the partition wall, and the heat transfer between the two channels is vertical to the partition wall.
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Kazuya TATSUMI(巽 和也): "Numerical Simulation for Heat and Fluid Characteristics of Square Duct with Discrete Rib Turbulators"Int. J. Heat and Mass Transfer. 45. 4353-4359 (2002)
Kazuya TATSUMI:“带有离散肋式湍流器的方形管道的热和流体特性的数值模拟”,《热与质量传递》杂志 45。4353-4359 (2002)
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- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Kazuya TATSUMI(巽 和也): "Effect of Plate Thickness on Thermal Characteristics of a Counter Flow Type Primary Surface Recuperator"Proceedings of Compact Heat Exchangers. (2002)
Kazuya TATSUMI:“板厚度对逆流型一次表面换热器热特性的影响”紧凑型热交换器论文集(2002 年)。
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- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Kazuya TATSUMI(巽 和也): "Numerical Simulation of Flow and Heat Transfer Characteristics of Primary Surface Heat Exchanger"Thermal Science and Engineering. 9-4. 33-34 (2001)
Kazuya TATSUMI:“一次表面换热器流动和传热特性的数值模拟”热科学与工程 9-4(2001)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Kazuya TATSUMI(巽 和也): "Conjugate Heat Transfer for a Minimal Unit Model of Counter Flow Type Corrugated Primary Surface Heat Exchangers"Int. J. of Heat Exchangers. 4. (2003)
Kazuya TATSUMI:“逆流型波纹主表面热交换器的最小单元模型的共轭传热”《热交换器杂志》4。(2003 年)
- DOI:
- 发表时间:
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Kazuya TATSUMI(巽 和也): "Numerical Study of Corrugate Type Primary Surface Recuperator"Thermal Engineering Conference (Kyoto-Seoul National-Tsinghua University). 2. 107-112 (2001)
Kazuya TATSUMI:“波纹型一次表面换热器的数值研究”热工会议(京都-首尔国立-清华大学)。2. 107-112(2001)。
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