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1、 旋转状态下叶片曲率对气膜冷却传热特 性的影响 东北电力大学 硕士研究生开题答辩 学院：热热能与动动力工程学院 班级级：动动研122 姓名：张张璐琦 内容简介 一、选题背景及研究的目的和意义 二、研究动态及发展趋势 三、研究内容及方法 四、困难及初步设想 五、进度安排及预期成果 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势 研究内容 技术路线 主要困难 解决方案 进度安排 预期成果 背景意义 | 选题背景 随着燃气轮机在航空、陆用发电和各种工业领域中有着广 泛的应用，提高燃气轮机透平入口温度是提高燃气轮机运行 效率的最有效措施； 过高的燃气温度会超过叶片材料的耐温极限造成叶片损失 ，气膜冷却
2、是现有的应用最广的冷却方法之一，并结合其它 冷却方式有效地保护高温部件。 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势 研究内容 技术路线 主要困难 解决方案 进度安排 预期成果 背景意义 | 选题背景 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势 研究内容 技术路线 主要困难 解决方案 进度安排 预期成果 图为典型的冷却叶片 影响气膜冷却的因素非常多，如气膜孔的数量 形状、湍流强度、冷却气膜和燃气的密度比等等 。同时，叶片表面的局部曲率，主要是纵向曲率 也是影响气膜冷却的主要因素。 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势 研究内容 技术路线 主要困难 解决方案 进度安排 预期成果
3、 研究动态 | 研究动态 研究动态 | 研究动态 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势 研究内容 技术路线 主要困难 解决方案 进度安排 预期成果 国外发展现状 从1971年开始R. J. Goldstein对气膜冷却行为进行评述开 始,有关该技术的众多成果陆续发表。至1983和Gillis等人年 在实验中发现了凸凹表面上湍流边界层的外层区、内层区剪 应力的不同。随后人们通过实验和计算模型发现曲率对气膜 冷却有较大的影响。 随后大量的学者将马赫数，压力梯度，喷射率等因素与曲 率相结合做了大量的数值模拟和实验研究。 研究动态 | 研究动态 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势
4、 研究内容 技术路线 主要困难 解决方案 进度安排 预期成果 1991年江涛等也着手于曲率对气膜冷却影响的研究， 在随 后的发展中杨彬，徐国强等人又对动叶片曲率对气膜冷却影 响进行了细致的研究。 并将曲率与吹风比相结合对气膜冷却主流掺混区和斜缝气 膜冷却进行了数值模拟和实验研究。 国内发展现状 研究动态 | 发展趋势 经过多年的数值模拟及实验研究，学者们都将致力于研 究旋转状态下叶片的曲率与各个参数相结合，综合考虑研究 它们对气膜冷却效率的影响。以及更加细致的分析这些因素 对气膜冷却中流场、温度场等的影响。力求获得更加经济高 效的冷却效果。 随着制造工艺的不断提高，研究曲率对气膜冷却影响的 研
5、究十分的重要。 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势 研究内容 技术路线 主要困难 解决方案 进度安排 预期成果 研究内容 | 主要研究内容 1. 查阅文献及相关实验，建立适用于旋转状叶片态气膜冷 却的湍流模型，选择合理的数值计算方法，并与已有的 实验数据结果对比验证模型准确性； 2. 拟采用SST和k-湍流模型计算不同工况下（拟采用正交 方法数值模拟四个曲率下的不同吹风比，不同转速，不 同温比）的气膜冷却传热系数和冷却效率； 3. 分析不同因素对气膜冷却的影响，给出能获得最佳冷却 效果的曲率和转速。 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势 研究内容 技术路线 主要困难 解决
6、方案 进度安排 预期成果 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势 研究内容 技术路线 主要困难 解决方案 进度安排 预期成果 研究内容 | 主要研究内容 下图为叶片与曲面模型 研究内容 | 技术路线 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势 研究内容 技术路线 主要困难 解决方案 进度安排 预期成果 采用SOLIDWORKS建立三维模型，导入CFD网 格前处理软件GAMBIT中，进行网格划分。 将划分好的网格导入FLUENT中。 采用FLUENT软件进行数值模拟，得出不同条件下 气膜冷却传热系数及冷却效率。 分析计算结果，用后处理软件TECPLOT对模拟结 果进行处理。并且与实验
7、数据进行比较分析。 困难与解决方案 | 可能遇到的困难 u CFD计算中，不同曲率叶片的网格生成比较困难，如 何得到合适的计算网格使计算的结果准确快速，是本课题要 解决的一个问题； u 计算中拟采用SST和k-湍流模型，该模型对近壁表 面边界层的模拟不是采用壁面函数，而是直接数值模拟，因 此对于边界层网格的要求较高。 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势 研究内容 技术路线 主要困难 解决方案 进度安排 预期成果 u 查阅资料，学习GAMBIT软件，认真研究网 格生成方案； u 查阅文献，对边界层网格问题，选择更适合 的处理方案。 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势 研究
8、内容 技术路线 主要困难 解决方案 进度安排 预期成果 困难与解决方案 | 解决方案 进度安排 | 2013.9-2014.12 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势 研究内容 技术路线 主要困难 解决方案 进度安排 预期成果 2013年9月9日-2013年11月10日 收集中英文文献，分析整理，完 成开题报告； 2013年11月11日2014年1月31日 研读文献，了解旋转状态下 不同曲率叶片模型的计算方法，学习一些课题中需要用到的软件； 2014年2月1日2014年5月30日 运用CFD方法对不同曲率叶片 进行研究和建模，用FLUENT软件进行计算、分析、处理； 2014年6月1日2014年9月30日 对上诉工作惊醒总结和整理， 完成中期答辩，并完成小论文； 2014年10月3日2014年12月30日 整理、修改，完成大论文。 内容简介 选题 背景与意义 研究动态 发展趋势 研究内容 技术路线 主要困难 解决方案 进度安排 预期成果 进度安排 |预计成果 1. 获得一定范围工况内的最优曲率； 2. 发表高质量论文1-2篇。 东北电力大学 硕士研究生开题答辩
