李发军[1]2000年在《液晶测温技术及其在脉冲射流冲击换热中的应用研究》文中提出随着高新技术的飞速发展，在实验技术领域中正经历着一场重大变革，全场信息测量、非接触测量技术正勃然兴起。液晶显示测温技术就是这些新型测量技术的典型代表。它利用热色液晶材料随温度的变化而迅速改变其反射光颜色的特性，提供温度场的定量面分布信息。 本论文的研究目的是，建立一套完整的热色液晶定量测温系统，探讨提高液晶测温精度的方法和途径，利用所建立的系统对稳态圆形浸没射流换热进行研究，将换热实验结果同前人研究结果进行比较，以确定液晶测温系统的可靠性。在此基础上进一步开展对脉冲式射流冲击换热的研究，以探明间歇冲击下氮气在空气中浸没射流冲击换热的强化效果。 首先采用稳态圆形浸没射流进行了验证实验。在Re=5400～34200范围内，驻点区换热系数与前人的实验结果相比平均误差为10.9％，实验系统具有很好的可重复性。稳态实验结果表明，无论相对冲距大小，驻点区换热系数随Re数的增大而增大。当相对冲距Z/D=3时，在较高的雷诺数（Re＞16000）下，在r/D=2～2.5内出现换热系数的二次峰值；Z/D=6时，二次峰值消失。 在此基础上，采用液晶显示实验装置对氮气在空气中的圆形脉冲浸没射流冲击换热进行了研究，发现对于喷嘴直径D=3mm的情形，无论脉冲频率高低，均无强化换热效果；对于D=10mm的情形，在较高Re数（Re=10110）时出现个别工况的驻点换热强化。但总的说来，对于氮气在空气中的浸没射流冲击换热而言，采用脉冲射流获取强化换热效果不是一个可取方法。但是，脉冲射流换热表现出导致换热系数沿径向的分布趋于均匀的特点，尤其是在高频脉冲情况下如此，这种特性可能会使此种换热方式在某些特殊场合是有用的。 另外，通过对脉冲射流换热的理论分析得出如下推测：采用密度重于空气的气体（比如二氧化碳）在空气中进行脉冲浸没射流换热实验，有可能使换热强化得到改善。但此种推测有待于后续研究工作的进一步证明。
韩振兴[2]2005年在《热敏液晶测温技术及其在平板气膜冷却实验中的应用》文中研究表明作为一种有效测温手段,热敏液晶测温技术在国外已被大量应用于传热领域的研究。在国内这项技术处于起步阶段。热敏液晶测温技术具有测量精度高、响应速度快、适合对流换热面温度测量等优点。在本文中,以美国Hallcrest公司生产的SPN/R35C10W型可喷涂热敏液晶材料为基础,建立了基于色调技术的热敏液晶定量测温系统,并把其应用于平板气膜冷却实验中。 热敏液晶所呈现色彩的色调与温度之间的关系可以用六次多项式进行拟合。经误差分析测量精度在95%置信区间内可达0.8℃。实验研究表明相机轴线和待测平面法线之间夹角是影响标定数据分布的重要因素,在央角小于30°的条件下,可以忽略其带来的影响。在有效测温区间内,不同的光强条件对标定数据的影响可以忽略,光强设定应以取得良好色彩呈现效果为佳。热敏液晶在重新喷涂或者放置一段时间后,为提高测量精度应对其进行重新标定。 气膜冷却是燃气轮机涡轮叶片的一种重要冷却方法。在建立平板气膜冷却实验台的基础上,应用热敏液晶测量技术测量射流孔下游的壁面温度分布。本文中讨论了不同吹风比、不同射流孔长径比、不同射流注入角、不同复合角条件等因素对射流孔下游冷却特性的影响。绝热气膜冷却效率被作为衡量不同条件下气膜冷却性能优劣的重要参数。 在低吹风比条件下,与主流相比,射流动量较低。受主流影响,射流容易贴附在射流孔下游表面,射流孔近孔区域取得良好的冷却效果。高吹风比条件下,由于射流动量较高,在冷却孔下游容易发生“吹离”和“再附”现象。在低射流孔长径比条件下(L/D=2),由于射流未能在孔内充分发展,不同吹风比条件下射流孔下游冷却效率等值线的分布特点相似。通过设置不同的射流注入角条件来考察不同垂直方向速度分量对射流孔下游冷却特性的影响。即使在只有垂直方向速度的条件下,低吹风比时冷却孔下游近孔区域等值线依然呈现锥形分布的特点。高吹风比条件下,等值线近似直线分布。通过引入不同复合角考察在存在横向速度分量的条件下对射流孔下游冷却特性的影响。实验结果显示复合角条件下的冷却性能要优于简单角条件,孔间区域获得了较好的冷却效果。
苏生[3]2008年在《复杂内冷透平动叶中流动与换热研究》文中指出先进的燃气轮机叶片冷却技术可以使叶片承受更高的透平进口燃气温度，增加冷却叶片的安全性和持久性，提高燃气轮机性能。本文对某重型燃气轮机透平中综合采用的带肋蛇形通道、涡流矩阵通道和叶尖孔等冷却结构进行了流动与换热特性研究。分别采用数值模拟和基于热色液晶瞬态测温技术的实验方法对单独的带肋直通道和涡流矩阵通道进行了研究，并在验证了数值模拟方法可靠性的基础上对旋转蛇行通道进行了数值研究，最后采用数值模拟方法对具有带肋蛇形通道、涡流矩阵通道和叶尖孔的动叶片进行了气—热耦合研究。带肋直通道中扰流肋片具有强化换热作用。在原始带有单一尺寸肋片通道中的适当位置加入小肋片，通道换热性能得到提高的同时，流动阻力系数也可能会下降，数值模拟与实验结果显示交替大小肋片通道具有较好的综合强化换热能力。在旋转非对称两流程蛇形通道中，从带肋壁面的换热系数和通道内的流动规律着手，对比相同尺寸模型的光滑蛇形通道与静止带肋蛇形通道的数值模拟结果，发现进口段中的单侧肋片对其中的流动与换热起主导作用；在出口段中，科氏力的作用逐渐显现，使通道中涡的形状发生变化，在局部地方使当地的涡系结构发生变化；在强化换热方面，旋转因素使出口段的前缘面和后缘面的换热能力都得到加强，科氏力使后缘面的加强幅度更大。影响涡流矩阵通道中流动与换热性能的主要几何参数有三个：肋宽-肋高比b/h、肋宽-肋间距比b/p和肋片倾斜角β。通过对七个模型的实验研究和数值模拟发现，通道的流动阻力系数随b/h值的增大而减小，随b/p值的增大而增大，随β的增大而增大，而换热能力随这三个参数的变化不呈单调变化趋势。某重型燃气轮机第一级透平动叶综合使用了上述带肋蛇形通道、涡流矩阵通道等冷却结构，并带有叶尖孔。通过改变模型中涡流矩阵通道的肋片尺寸、叶尖孔、叶尖内部间隙以及叶顶间隙等，考察各结构对冷却和流动带来的影响与作用。采用气—热耦合方法得到的结果显示各部分既分别展现自身特性，还相互产生影响。内冷结构对出口处的气流角、总温分布有一定的影响，对叶片负荷的影响不大。随着肋片宽度和间距的减小，对应区域叶片温度场趋于均匀。在考虑叶顶间隙的情况下，从叶尖孔喷出的冷气能对叶尖前缘和叶尖中部区域进行有效的冷却。叶尖内部间隙结构能促进涡流矩阵通道中靠吸力面一侧的子通道内的流动，改善对吸力面的冷却，在考虑叶顶间隙的情况下，从叶尖内部间隙流过的冷气能对叶尖尾缘进行十分必要和有效的冷却。
参考文献：
[1]. 液晶测温技术及其在脉冲射流冲击换热中的应用研究[D]. 李发军. 北京工业大学. 2000
[2]. 热敏液晶测温技术及其在平板气膜冷却实验中的应用[D]. 韩振兴. 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）. 2005
[3]. 复杂内冷透平动叶中流动与换热研究[D]. 苏生. 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）. 2008
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