涡轮内部时间-空间多尺度流热耦合LES方法发展与机理研究

项目名称： 涡轮内部时间-空间多尺度流热耦合LES方法发展与机理研究

项目编号： No.51406003

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 能源与动力工程

项目作者： 张伟昊

作者单位： 北京航空航天大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 高温/强温度梯度是燃气涡轮的基本气动热力学特征之一，决定了其内部流体域与固体域之间存在强烈热交换，也使其内部流热耦合问题的多尺度性更加显著。受限于对该问题认识的深度，目前对燃气涡轮、尤其是气冷涡轮的气动性能和部件寿命等的预测和评估精度仍不能令人满意。对此，本项研究将首先开发能高精度捕捉燃气涡轮内部空间多尺度流动的LES程序，进而发展适用于流热耦合时间-空间多尺度问题的数值模拟工具并进行验证。在此基础上，对定常/非定常环境下燃气涡轮内部的时间-空间多尺度流热耦合机理进行深入研究，建立高精度数据库，重点探讨真实换热条件下叶片边界层的时空演化机制和拟序结构特点、气膜冷却条件下叶片边界层和端区二次流动中精细流动结构的演化机制及其对涡轮气动性能的影响机理，并总结涡轮内部流动和气动性能受换热/冷却等因素的影响规律。本研究最终将为先进燃气涡轮的气动和冷却设计打下坚实理论基础、并提供直接的数据和技术支持。

中文关键词： 燃气涡轮；大涡模拟；流热耦合；多尺度；流动机理

英文摘要： High temperature as well as a strong temperature gradient is one of the essential aerothermodynamics features of gas turbines, that makes the heat transfer between the fluids and structures are remarkable and also strengthen the temporal-spatial multi-sca

英文关键词： Gas turbine；Large eddy simulation；Conjugate heat transfer；Multi-scale；Flow mechanism