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第1章 透平叶片传热及冷却原理1

1.1 概述1

1.2 透平叶片冷却5

1.2.1 基本原理5

1.2.2 内部冷却7

1.2.3 外部冷却8

1.2.4 综合冷却技术10

1.3 透平叶片传热11

1.3.1 叶片外部传热12

1.3.2 叶片内部结构传热27

1.4 透平叶片冷却技术研究方法46

1.4.1 透平叶片冷却技术研究路线46

1.4.2 透平叶片冷却技术研究方法52

参考文献55

第2章 光滑叶片表面传热56

2.1 中高截面换热系数分布56

2.1.1 光滑导叶表面传热57

2.1.2 光滑动叶表面传热61

2.2 全表面换热系数分布64

2.2.1 光滑导叶表面传热66

2.2.2 光滑动叶表面传热67

2.3 结束语70

参考文献70

第3章 气膜冷却特性基础研究71

3.1 圆柱形孔气膜冷却特性及机理71

3.1.1 气膜冷却机理72

3.1.2 气膜冷却效率分布特性76

3.1.3 对流换热系数分布特性79

3.1.4 流阻特性83

3.2 扩张型孔气膜冷却特性及机理83

3.2.1 气膜冷却机理84

3.2.2 气膜冷却效率分布特性86

3.2.3 对流换热系数分布特性90

3.2.4 流阻特性95

3.3 收缩扩张型气膜孔冷却特性及机理96

3.3.1 气膜冷却机理96

3.3.2 气膜冷却效率分布特性99

3.3.3 对流换热系数分布特性102

3.3.4 流阻特性104

3.4 交叉射流孔气膜冷却特性105

3.4.1 交叉孔流动机理107

3.4.2 交叉孔气膜冷却效率110

3.4.3 交叉孔气膜冷却换热系数113

3.4.4 交叉气膜孔结构的流量系数117

3.5 凹槽出口气膜孔冷却特性118

3.5.1 凹槽孔流动传热机理119

3.5.2 凹槽孔气膜冷却效率分布特性120

3.5.3 凹槽孔气膜换热系数分布特性123

3.6 结束语125

参考文献126

第4章 透平叶片表面气膜冷却特性130

4.1 叶片前缘气膜冷却特性130

4.1.1 叶片前缘圆柱形孔气膜冷却特性131

4.1.2 叶片前缘水滴形孔气膜冷却特性141

4.2 叶片表面气膜冷却特性149

4.3 叶片尾缘半劈缝气膜冷却特性157

4.3.1 尾缘半劈缝垂直后台阶结构气膜冷却特性158

4.3.2 带斜面尾缘半劈缝气膜冷却特性172

4.4 结束语180

参考文献180

第5章 透平叶片内部带扰流肋通道传热特性182

5.1 鳃区带肋有出流通道185

5.1.1 气膜孔位置对传热的影响186

5.1.2 肋角度对传热分布的影响193

5.2 中弦区带肋有出流通道195

5.2.1 出流孔位置的影响196

5.2.2 肋角度的影响199

5.3 完整带肋内冷通道202

5.3.1 压力分布特性203

5.3.2 传热特性210

5.4 结束语215

参考文献215

第6章 透平叶片内部冲击传热特性218

6.1 旋流冲击通道传热特性218

6.1.1 流场结构220

6.1.2 传热分布221

6.1.3 冲击雷诺数对传热特性的影响222

6.1.4 出流比对传热特性的影响224

6.2 直冲击通道传热特性228

6.2.1 流动结构228

6.2.2 传热分布229

6.2.3 孔间距对传热特性的影响230

6.2.4 出流比对传热特性的影响237

6.2.5 各个面平均换热系数关系239

6.3 阵列冲击通道传热特性240

6.3.1 传热分布240

6.3.2 雷诺数对靶面传热的影响242

6.3.3 侧向出流比对靶面传热特性的影响243

6.4 结束语245

参考文献245

第7章 透平叶片内部扰流柱强化传热特性247

7.1 圆柱形扰流柱阵列流动传热247

7.1.1 扰流柱布局的影响247

7.1.2 流动方向的影响249

7.1.3 梯形通道扰流柱阵列传热特性251

7.1.4 旋转的影响256

7.2 非圆柱形扰流柱阵列流动传热261

7.2.1 不同形状扰流柱结构261

7.2.2 扰流柱形状对传热的影响261

7.2.3 扰流柱形状对压力系数的影响264

7.2.4 不同形状扰流柱的综合性能对比265

7.3 冲击扰流柱结构流动传热266

7.4 结束语267

参考文献268

第8章 透平叶片冷却结构及热分析计算271

8.1 概述271

8.1.1 冷却结构271

8.1.2 冷却介质272

8.1.3 热分析计算概述276

8.2 透平叶片外传热计算276

8.2.1 无气膜透平叶片外传热计算276

8.2.2 有气膜透平叶片外传热计算280

8.3 透平叶片内传热计算287

8.3.1 叶片内冷系统的网络化287

8.3.2 分支流动传热控制方程组288

8.3.3 腔室掺混控制方程组291

8.4 透平叶片壁温计算293

8.5 叶片冷却结构及热分析计算294

8.5.1 简单冷却结构叶片热分析计算294

8.5.2 复合冷却结构叶片热分析计算299

8.5.3 通道壁冷结构叶片热分析计算303

8.5.4 气汽双工质冷却叶片热分析计算311

8.6 结束语314

参考文献315

第9章 叶片传热及冷却效率实验的相似原理318

9.1 实验的相似性条件318

9.1.1 几何相似318

9.1.2 运动相似319

9.1.3 动力相似320

9.1.4 热相似320

9.2 相似定律及准则数321

9.2.1 相似三定律321

9.2.2 准则数的物理意义322

9.3 对流传热模拟实验应遵循的原则328

9.3.1 相似分析328

9.3.2 因次分析338

9.4 叶片综合冷却效率模拟实验应遵循的原则341

9.4.1 对流传热条件下的综合冷却效率实验341

9.4.2 考虑热辐射影响的综合冷却效率实验345

9.5 结束语348

参考文献349

第10章 透平叶片传热实验测量技术与理论350

10.1 传热测量技术介绍350

10.1.1 热电偶测温技术350

10.1.2 热电阻测温技术351

10.1.3 液晶全表面测温技术353

10.1.4 红外热像仪全表面测温技术354

10.2 单参数传热测量356

10.2.1 稳态传热测量356

10.2.2 非稳态传热测量357

10.3 双参数传热（气膜冷却）测量359

10.3.1 稳态传热测量359

10.3.2 非稳态传热测量362

10.4 双参数传热（高速流）测量366

10.4.1 表面热流密度的测量366

10.4.2 无气膜表面换热系数和恢复温度测量368

10.4.3 有气膜表面换热系数和冷却效率测量370

10.5 结束语372

参考文献372

第11章 数值模拟374

11.1 湍流时均控制方程374

11.2 动量扩散湍流模型376

11.3 热量扩散湍流模型378

11.3.1 常值湍流普朗特数热量扩散模型378

11.3.2 剪切层型气膜冷却的热量扩散湍流模型380

11.3.3 贴壁型气膜冷却的热量扩散湍流模型383

11.4 结束语386

参考文献386

第12章 后记388

索引390