仿螺旋肋片内冷通道强化传热数值模拟

"仿螺旋肋片内冷通道流动与传热数值分析 (2005年)" 本文是一篇工程技术领域的论文，主要探讨了仿螺旋肋片内冷通道的流动与传热特性。研究者通过数值分析法，研究了一种新型的冷却通道设计，这种设计采用了横截面为矩形的内冷通道，通道的上下表面带有间断性倾斜的矩形肋片，并且这些肋片呈叉排对置，形成了类似螺旋的效果。论文中，作者特别关注了通道宽高比（AR=2.9）、肋化比（Ff/F=2.545）、肋高与通道当量直径比（e/Dh=0.336）、肋间距与肋高比（p/e=0.6）以及肋片与轴面的夹角（β=15°）等关键参数。 论文进一步分析了在雷诺数（Re）范围为1×10^4至2×10^5的非旋转条件下，Re值以及肋片与主流方向的夹角（α）如何影响内冷通道的强化传热与流动阻力特性。数值模拟的结果显示，这种仿螺旋矩形肋片设计有效地促使流体产生旋转运动，从而提高了流速并减小了层流底层的厚度。这种旋转效应使得通道内的流动达到了预期的螺旋状态，显著提升了通道的平均换热系数。然而，这一强化传热的过程同时也导致了流动阻力的显著增加。 在燃气轮机的设计中，涡轮叶片的冷却技术至关重要，因为随着涡轮进口温度的升高，叶片需要在更高的温度下工作。涡轮叶片的内部对流冷却是一种常见的冷却方式，它在保持叶片性能方面起着核心作用。论文中提到的肋化内冷通道，尤其是采用不同形状的肋片，如肋条、针肋和矩形肋，是增强传热的有效手段。过去的研究已经证明，这些不同类型的肋片在提高传热效率的同时，也会带来流动阻力的增加。 作者邱庆刚和沈胜强通过这项工作，为燃气轮机叶片冷却技术提供了新的设计思路和理论依据，对于优化叶片冷却方案、提升燃气轮机的性能具有重要的参考价值。他们的研究不仅有助于理解仿螺旋肋片对流体流动和传热的影响，还可能启发未来在叶片冷却设计上的创新，以平衡强化传热与流动阻力之间的矛盾，提高燃气轮机的工作效率和可靠性。