三维数值研究：扰流肋柱排列密度对矩形通道表面传热影响

本研究论文标题为"扰流肋柱在流动方向排列密度对矩形通道表面传热影响的数值研究 (2010年)"，它聚焦于涡轮叶片尾缘冷却技术在燃气轮机中的应用。作者吴江波和王新军，分别来自西安交通大学能源与动力工程学院，他们的研究主要利用三维数值计算方法来探讨流动方向扰流圆柱的排列密度如何影响矩形冷却通道中的流动传热特性。 研究的核心内容围绕流动雷诺数(Re)和圆柱排列密度(X/D)两个关键参数展开。首先，他们发现随着雷诺数的增加，肋柱表面的平均努塞尔数(Nu)也相应增大，这表明更高的流速有助于增强热量传递。其次，当在同一Re下调整圆柱排列密度时，Nu值随着X/D值的增大而减少，即更稀疏的排列可能导致传热效果减弱。 研究结果显示，传热强度在圆柱迎向流动的方向较为显著，而在背向流动的表面相对较弱。此外，沿着圆柱的高度方向，热量传输在中部区域最为强烈，这可能与流体流动的局部特征有关。这些发现对于优化叶片尾缘冷却通道设计具有重要指导意义，因为它们揭示了如何通过调整流动参数来提升冷却效率，防止叶片因高温而受损。 论文的关键词包括“肋柱”、“叶片尾缘”、“矩形通道”和“数值模拟”，强调了研究的技术背景和主要工具。论文还提到了研究的国家自然科学基金项目支持，显示了该研究的学术价值和实际应用价值。 这项研究对于理解燃气轮机叶片冷却系统中流动和传热行为的关键因素有着重要意义，对于提高燃气轮机的热效率和叶片耐久性具有潜在的实际应用价值。