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工程热物理学报
工程热物理学报

徐建中

月刊

0253-231X

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010-62584937

100190

北京中关村路乙12号（北京2706信箱）

工程热物理学报/Journal Journal of Engineering ThermophysicsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为专业技术性刊物。主要刊登工程热力学与动力装置、热机气动热力学、传热传质学、燃烧学、热物理测量学、热效率装置、综合利用能源、代用燃料等方面的科技论文、研究简报、重要学术动态等。主要读者对象为工程热物理专业科技人员及相关高校师生。
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    燃气涡轮高负荷叶片冷却掺混损失研究

    郭粲孙添一陈欣楠李志刚...
    2306-2311页
    查看更多>>摘要：本文整理了近几年涡轮叶片气膜冷却掺混损失模型的发展历程和趋势，通过数值模拟的方法研究了吹风比以及孔排位置对于燃气涡轮高负荷叶片冷却掺混损失的影响，分析各部分气动损失的变化规律，结果表明，气膜冷却引起的掺混损失随吹风比迅速增加，前缘区域更为明显，高吹风比时不可忽略;吸力面的掺混损失要整体高于压力面，且越靠近前缘位置气膜冷却造成的损失就越大，为后续各个影响因素的整合，损失模型的深入研究提供了数据支持。

    涡轮叶片掺混损失数值模拟吹风比孔排位置

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    不同封严冷气流量下高压涡轮轴向轮缘密封非定常封严特性研究

    史旭阳吴艳辉李紫良周小兵...
    2312-2320页
    查看更多>>摘要：高压涡轮轮缘密封特性会直接影响高压涡轮性能。本文采用经过实验数据验证的高精度数值方法研究了封严冷气流量对高压涡轮轴向轮缘密封非定常封严特性的影响。研究表明:盘腔封严效率随着封严冷气流量的增大呈现增加的趋势，但其提升率随封严冷气量进一步增加而减小;封严冷气出流会影响涡轮端壁处流场的不均匀性，其对封严间隙处涡轮周向静压力分布的不均匀性影响很大;转子的旋转使得导叶尾缘与动叶前缘的相对位置出现"脱离-交互"现象，从而导致燃气入侵区域发生对应的"分离-融合"。在封严间隙内，入侵燃气与封严冷气相互作用会形成燃气入侵涡(GIV)以及混合诱导涡(MIV)，其径向位置、大小、强度和周向分布规律会直接影响高压涡轮轴向轮缘密封非定常封严特性影响。封严冷气流量通过影响MIV的径向位置和大小会影响封严间隙内的封严效率;封严冷气流量通过影响GIV在周向上的分布规律和强度从而影响封严间隙处端壁流场的周向不均匀性和燃气入侵的非定常过程。

    轴向轮缘封严封严冷气流量封严效率燃气非定常入侵燃气入侵涡混合诱导涡

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    电磁阀开度对电控单体泵内部流动特性的影响

    梁玉秀黎一锴
    2321-2332页
    查看更多>>摘要：采用可视化实验验证了三维数值计算模型的有效性，基于验证的仿真模型对不同电磁阀开度电控单体泵的内部空化特性和流通特性进行了计算研究。结果显示，随着压差增大，空化首先出现在节流处，然后出现在下游;流动分离导致节流处产生空化，射流的卷吸作用导致下游发生空化;在所有进口压力下，电磁阀开度越大临界空化数越大。节流处的总蒸汽体积分数达到2％时会导致阻塞流动，流量系数减小;在阻塞流动发生前，流量系数随压差变化很小;阻塞流动发生后，节流处空化随压差增强导致速度系数增加，但是面积系数减小更多，从而使流量系数越小;节流处的蒸汽体积达到最大值后，电磁阀开度越大流量系数越小，当开度大于0。10 mm时，流量系数随开度的变化很小。

    电控单体泵电磁阀开度高压空化流通特性

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    高性能透平叶片弯扭掠改型对流场影响

    曹培愉王乃安黄典贵
    2333-2346页
    查看更多>>摘要：为了探究在高负荷透平中叶片弯扭掠改型的适用性和差异性，本文以300 MW F级重型燃气轮机的透平末级为研究对象，采用正交优化和敏感性分析的方法，通过数值模拟的手段探究了弯、扭、掠单独变化对流场的影响。由于透平静叶改型对动静叶气动匹配有影响，因此本文对于每一种静叶改型都进行了与之气动最匹配的动叶扭转改型。研究得到了最佳静叶弯曲形式为两端反弯中部正弯，这种弯曲形式可以改善静叶端部的通流情况，削弱叶栅通道内的二次流强度，透平的轮周效率提升了0。86％。静叶扭转改型对透平影响较大，透平轮周效率提升了 2％，但是透平流量系数下降较多，在使用扭转改型提升透平性能时需要关注扭角过大对透平性能带来的负面影响。相比于弯曲和扭转改型，静叶掠改型对透平的气动性能影响相对较弱。研究结果为高性能透平叶片设计提供了指导。

    重型燃气轮机透平弯扭掠叶片正交优化二次流敏感性分析

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    考虑非稳定大气边界层的风力机输出特性研究

    张振凯陈银鹏杨英健贾彦...
    2347-2353页
    查看更多>>摘要：本文基于CFD方法，从不同性质大气边界层中风力机的输出特性进行研究，对中性和非中性大气边界层环境下风力机的输出特性如功率、尾流速度等进行分析。针对所预选风力机的基本参数，在保证轮毂处风速为额定风速的基础上，通过改变速度分布及温度来构建入口边界函数，而后进行风力机CFD分析。结果表明中性大气边界层条件下在距风力机下游15D处恢复到了来流速度的89％，而不稳定大气边界层条件下的尾流速度已完全恢复。此外，不同性质大气边界层的整体尾流恢复有所差异，在近尾流区及过渡区尾流恢复程度基本相同，在远尾流区非中性大气边界层条件下的速度分布高于中性大气边界层。

    非稳定大气边界层风力机尾流风力机气动性能

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    风电机组非定常数值模拟方法研究

    娄刻强王晓东赵庆旭汪涛...
    2354-2362页
    查看更多>>摘要：风电机组非定常数值模拟中模拟叶片运动所需的动态网格是CFD方法使用中最具挑战性的方面之一。为了探究滑移网格和重叠网格在风电机组非定常模拟中的应用差异，本文分别采用两种方法进行固定式和漂浮式风电机组非定常气动模拟。采用snappyHexMesh生成网格，并保证旋转域网格一致，分别对机组的总体性能、展向截面气动特性以及尾流特性三方面进行对比。研究结果表明，对于固定式和漂浮式风电机组，重叠网格方法计算出的功率均略微大于滑移网格方法;沿叶片展向从叶根到叶尖，吸力面低压区范围逐渐增大，压力面压力逐渐升高，重叠网格对于展向截面翼型表面压力差的模拟结果高于滑移网格结果，是风电机组总体性能计算结果偏高的直接原因;滑移网格模拟出的叶根及轮毂中心位置处风速要稍低于重叠网格结果，在叶尖位置处要略大于重叠网格结果。

    风电机组非定常数值模拟滑移网格重叠网格

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    轴流涡轮等密流通流设计方法

    李志刘艳杨金广
    2363-2368页
    查看更多>>摘要：针对轴流涡轮通流设计求解过程复杂和对设计经验依赖多等问题，提出了一种展向等密流通流设计方法。以E3涡轮为例论证该方法的优势。结果显示，通流设计与三维CFD模拟的参数展向分布基本一致。新设计方案通过调整密流的展向分布削弱了第一级动叶根部的二次流损失，进而使涡轮效率提升0。5％。提出的通流设计方法在提升计算稳定性、降低时间成本和提高涡轮气动性能等方面体现出一定的优势，能够切实应用于轴流涡轮设计。

    轴流涡轮通流设计S2流面二次流气动优化

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    贯流式水轮机转轮偏心对尾水管涡带的影响

    吴延昭朱迪陶然魏志聪...
    2369-2374页
    查看更多>>摘要：贯流式水轮机被广泛应用于低水头电站的开发中，由于转轮叶顶间隙的存在，其安装会出现偏心的情况。而转轮对于尾水管涡带的形成与发展具有重要的影响。因此本研究通过数值模拟方法，分析了不同偏心距对涡带涡旋结构和能量耗散的影响。研究结果表明，转轮偏心会对涡带的扩张程度产生明显的影响，但是对涡带的长度影响不大，同时其会破坏尾水管中熵产率高值区的范围和结构，使高值区的中心愈发偏离轴心，造成能量耗散的不稳定。

    贯流式水轮机转轮偏心涡带熵产率

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    肋片交错距离影响HFE-7100沸腾换热研究

    吴裕王宏朱恂陈蓉...
    2375-2381页
    查看更多>>摘要：随着电子元器件发热量的持续增加，传统的风冷散热已经无法满足当前数据中心的散热和节能的双重需求，而高效的沸腾换热技术是解决目前数据中心散热瓶颈的重要手段。为了进一步提升沸腾换热性能，本文设计了交错排列的肋片表面，研究了肋片结构对工质再润湿与气泡聚并脱离行为的影响，分析了沸腾换热时气泡群的行为特征，并测试了肋片结构参数对于沸腾换热的影响。实验结果表明，肋片的交错排布强化了液相的补充能力，延缓了表面的烧干，并将临界热流密度提升至44。45 W/cm2，相对光滑表面提升了 100。4％，当肋片间距为0。5 mm时，能够获得最佳的沸腾换热系数2。50 W/(cm2·K)，相对光滑表面提升了 229％，本文研究结果为沸腾相变换热表面结构设计提供了指导。

    电子散热池沸腾肋片强化换热

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    基于相场-格子Boltzmann方法的铝液滴碰撞行为数值模拟研究

    吴宇晨江茂强王亚宁栗晶...
    2382-2388页
    查看更多>>摘要：本文采用相场-格子Boltzmann方法研究了偏心度B=0。06，韦伯数We=15～190情况下双铝液滴的碰撞行为。捕获了对撞双铝液滴的大变形融合行为及产生"卫星液滴"的自反分离行为，发现随着We增大，自反分离产生的"卫星液滴"数量增加。此外，将LBM模拟得到的铝液滴发生自反分离行为的临界We与两类自反分离模型的预测值进行了对比，发现与黏性液滴自反分离模型相比，忽略黏性的自反分离预测模型能够对铝液滴近对心碰撞中出现的大变形融合和自反分离行为的临界We进行更准确的预测，这与铝液滴低黏度的特点相符。

    铝液滴固体火箭双液滴碰撞相场方法格子Boltzmann方法

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