矩形通道内扰流柱形状对流动和换热特性影响的研究
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第2O卷第2期
2007年5月
燃气涡轮
试验与研究
Gas Turbine Experiment and Research
Vo1.2O.No.2
May,2007 27
摘要:利用试验和数值模拟两种方法对装
有圆形、椭圆形和水滴形三种叉排扰流柱阵列矩形通道内流动和换热过程
进行了研究,获得了通道内流
场、压力场以及壁面温度场的基本特征,并对其强化换热特性和压力损失特性进于亍了对
比分析。结果
表明:装有水滴形扰流柱阵列的矩形通道压力损失分别为前两者的51%和95%,而恒热流壁面的平均对 流换热系数相对于前两者而言分别降低了20%和7.9%,压力损失降低的幄度明显高于强化换热的减弱。
综合性能评
估表明.水滴形扰流柱是一种具有较好综合性能、替代常规圆形扰流柱的理想结构。 关键词:强化换热;压力损失;水滴形扰流柱
中图分类号:V231.3:V211.3 文献标
识码:A 文章编号:1672-2620(2007)02-0027-05
Study for
Effects of Pin Fin Shapes on Flow and Heat Transfe
r
Characteristics in Rectangular Passage
W
ANG Feng—ming,LIU Bo,LIN Hong-zhen
The Researc
h Institute on General Development and Evaluation
of Equipment,EAAF of PLA,Beijing
100076,China)
Abstract:Experimental and numerical methods w
ere used to simulate the flow and heat transfer pr
ocess—
es in a rectangular passage with stagge
red arrays of circle-shaped、elliptic—shaped and wa
ter drop—
shaped pin fins.The velocity fields,
pressure fields,temperature fields and the local c
onvective heat
transfer eoefifcients were obta
ined and the enhancement of heat transfer and the
pressure loss character・
isties with different
pin fins were compared.It was found that the pres
sure loss of drop-shaped pin fin
was 5 1%and 9
5.8%of the former two fin pins while the average h
eat transfer eoefifcient on the uniform
heat f
lux end—wall decreased 20%and7.9%compared with the
former two pin fins,respectively.The wall
hea
t transfer enhancement capability reduced weaker t
han the pressure loss. So that the water drop—
shaped pin fin is a promising alternative configu
ration to circle—shaped in pifn.
Key words:enh
anced heat transfer;pressure loss;drop-shaped pin
fin
l引言
涡轮叶片尾缘主要采用多排扰流柱结构以强化
换热,但在加强叶片
冷却效果的同时也带来了很大
失的三个主要因素。Sparrow等f 1对叉排菱形扰流柱
群内的流动换热进行了研究。比较了顶角为45。和
90o扰流柱群的压力损失及换热特性。Li等
[31通过试
验对椭圆形扰流柱的强化换热效果和压力损失进行
的流动损失。Metzge
r等{ 1对不同直径和高度的圆形
扰流柱在不同排列方式下进行了试验研究,发现扰
流柱
的直径、高度、排列间距是影响其传热和压力损
了研究 并与相同排列下具有等周长的圆形扰流柱 <
br>进行了比较,发现前者的换热系数比后者的有一定
程度的增大,并且压力损失仅为后者的44%
 ̄58%。
收稿13期:2007—04--02:修回13期:2007—04—25
基
金项目:航空支撑科技基金资助项目(02B52007)
作者简介:王奉 ̄(1979一),男,山
东五莲县人,工程师,硕±,主要从事航空发动机方面的研究。