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| 內容簡介： |
本书从航空燃气涡轮发动机冷却系统设计的实际需求出发,构建湍流模型的旋转修正方法,探索适用于旋转通道内流动与换热研究的旋转湍流模型,并在此基础上探讨旋转状态下通道内流动与换热的耦合机理,为旋转湍流模型的进一步修正与发展奠定基础。
本书主要适用于流体力学、空气动力学、航空工程、工程热物理、热能工程、环境科学和工程、水利工程等专业从事设计、施工、教学和科研的相关人员及高等院校师生参考。
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| 目錄：
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绪论1
第一章 旋转通道内湍流的流动结构5
1.1 旋转通道内部流动与换热特性的试验研究 6
1.1.1 旋转对通道内部流动特性影响 7
1.1.2 旋转对通道内部换热特性影响 17
1.2 旋转通道内流动与换热特性的数值研究 20
第二章 旋转湍流的数值研究方法25
2.1 涡黏模型 25
2.1.1 k-ε模型 26
2.1.2 k-ω 模型 35
2.1.3 其他涡黏模型 37
2.2 雷诺应力模型 39
2.2.1 二阶矩模型 40
2.2.2 代数雷诺应力模型 41
2.3 代数应力方程与涡黏模型结合发展涡黏模型 43
2.4 旋转湍流模型的发展 45
第三章 旋转通道内流动换热数学模型的建立47
3.1 旋转状态下流动和换热的基本方程 47
3.2 控制方程组 50
3.3 相关参数计算 51
3.4 努赛尔数标准化 53
第四章 湍流模型旋转修正方法构建55
4.1 雷诺应力旋转修正 57
4.1.1 u''w''旋转修正 57
4.1.2 u''u''旋转修正 61
4.1.3 w''w''旋转修正 63
4.1.4 v''v''旋转修正 66
4.1.5 u''v''和v''w''旋转修正 67
4.1.6 w''w''u''u''的处理方法 67
4.2 雷诺热流所对应的μt,ij的选择 70
4.3 各向异性湍流模型修正方法 71
第五章旋转通道内湍流模型计算结果验证75
5.1 计算模型及边界条件 76
5.1.1 计算几何模型 76
5.1.2 研究工况 77
5.1.3 湍流模型选择 78
5.1.4 网格无关解 79
5.2 静止数据校验 81
5.3 旋转数据校验 82
5.4 与原有各向异性湍流模型的区别 89
第六章 各向异性湍流模型在旋转通道中的应用93
6.1 计算结果与试验数据比较 93
6.1.1 后缘面换热效果比较 94
6.1.2 前缘面换热效果比较 95
6.1.3 通道平均换热效果比较 97
6.2 旋转数对通道流动换热特性的影响 97
6.2.1 旋转数对通道平均换热特性的影响 98
6.2.2 旋转数对通道局部换热特性的影响 99
6.2.3 旋转数对通道流动特性的影响 105
6.3 温度比对通道换热特性的影响 117
6.3.1 温度比对换热特性的影响 117
6.3.2 温度比对流动特性的影响 120
6.4 雷诺数对通道换热特性的影响 124
6.4.1 静止通道 124
6.4.2 旋转通道 126
参考文献130
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| 內容試閱：
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旋转条件下通道流动换热耦合现象主要存在于燃气涡轮发动机涡轮转子叶片内部冷却结构中。目前研究的航空燃气涡轮发动机涡轮前温度已高达200K,这一温度已经远远超出现代高温合金的工作温度范围。先进的冷却结构不但可以有效降低高温部件的温度,而且还可以提高发动机总体热效率。涡轮发动机转子叶片长期处于旋转状态,流动控制方程在高度非线性的Navier-Stokes方程的基础上增加了哥氏力和离心力等非惯性力,导致流体的宏观流动结构与静止状态下的流动结构存在很大差异,出现湍流临界点提前、流动换热显著各向异性等一系列重要变化。然而,目前常用的湍流模型都是基于静止试验数据而获得,没有考虑到旋转坐标系下脉动速度所要遵循的雷诺应力的输运机制,从本质上讲与旋转状态下雷诺应力的输运过程并不相容,故均不适用于旋转条件下涡轮转子叶片内部冷却通道湍流流动模拟。本书从航空燃气涡轮发动机冷却系统设计的实际需求出发,构建湍流模型的旋转修正方法,探索适用于旋转通道内流动与换热研究的旋转湍流模型,并在此基础上探讨旋转状态下通道内流动与换热的耦合机理,为旋转湍流模型的进一步修正与发展奠定基础。
本书包括以下具体内容。
绪论,主要介绍本书的背景及意义；第一章、第二章主要介绍旋转通道内湍流的研究现状及旋转湍流模型研究的发展动态；第三章、第四章主要介绍旋转通道内流动换热数学模型的建立及湍流模型旋转修正方法的构建；第五章和第六章主要介绍各向异性湍流模型在旋转通道中的应用。
本书由张传杰、牛勇和刘惠编著。绪论由刘惠执笔,第一章、第二章由牛勇执笔;第三章~第六章由张传杰执笔。
在此,作者要感谢徐国强教授以及在本书写作过程中给予指导和帮助的孙纪宁老师、徐晶磊老师、邱璐博士、魏宽博士、刘冬冬博士!
限于作者的经验和水平,书中难免出现疏漏,敬请读者批评和指正。
编著者
2019年9月于山东农业大学
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