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題名 | 內冷式燃氣渦輪動葉於旋轉及非旋轉狀態下熱性能研究= |
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作者 | 張始偉; 蘇樂梅; MorrisW. D.; |
期刊 | 海運研究學刊 |
出版日期 | 19971000 |
卷期 | 4 1997.10[民86.10] |
頁次 | 頁69-88 |
分類號 | 444.73 |
語文 | chi |
關鍵詞 | 內冷式渦輪動葉; 熱傳導; 有限元素法; |
中文摘要 | 本文利用有限元素法(FEM),計算一典型之內冷式燃氣渦輪動葉於旋轉工況下其 渦輪動葉材料溫度分佈及沿其燃氣側與內冷卻通道側之熱通量 (heat flux) 分佈。 於分析 此類渦輪動葉熱特性時,渦輪動葉燃氣側之熱傳係數分佈採用實驗檢測結果。為研析於各種 不同旋轉工況下之渦輪動葉熱特性,動葉內冷卻熱對流係數分佈係根據於旋轉狀態下進行之 熱傳實驗所推導之實驗式計算。然而由於旋轉引生之向心浮力效應 (centripetal buoyancy effect) 之強度隨渦輪動葉材料溫度分佈之變化而改變,且影響渦輪動葉內冷卻流場熱傳特 性至鉅;因此計算渦輪動葉旋轉時之溫度分,須將決定內冷卻流場熱傳係數分佈之實驗式與 有限元素法中之第三類熱邊界條件偶合,並以疊代法 (iterative method) 求出滿足熱導拉 式方程之收斂解。計算結果顯示,位於動葉葉尖及葉尾之材料因受該區高燃氣側熱傳係數之 影響出現較高之溫度。位於動葉內之傳統式冷卻管流對動葉葉尾區之冷卻效應較其他區域弱 。另外經由旋轉引起之克速力 (Coriolis force) 與向心浮力對渦輪動葉內流場冷卻能力所 造成之影響,動葉材料溫度與熱通量分佈隨旋轉力相對強度之變化而改變。因此於設計內冷 式渦輪動葉時,可利用本文發表之方法,將旋轉力對內冷卻流場熱傳特性及其對渦輪動葉熱 特性產生之影響同時考慮,以達成降低渦輪動葉材料溫度及溫度值之目的。 |
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