Investigación numérica sobre el rendimiento de enfriamiento de canales rectangulares llenos de estructuras de arreglo de truss en forma de X
Autores: Xi, Lei; Gao, Jianmin; Xu, Liang; Zhao, Zhen; Yang, Zhengheng; Li, Yunlong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Investigación numérica sobre el rendimiento de enfriamiento de canales rectangulares llenos de estructuras de arreglo de truss en forma de X
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Arreglo de trusses
Esquemas de disposición
Rendimiento de transferencia de calor
Rendimiento de flujo
Relación de altura de subcanales
Rendimiento térmico integral
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, se diseñan diferentes esquemas de disposición para un canal de matriz de truss en forma de X para explorar la aplicación de una estructura de matriz de truss en forma de X en la región del medio cordón de las palas de las turbinas. Se investiga numéricamente el rendimiento del flujo y la transferencia de calor de los canales de matriz de truss en forma de X para tres esquemas de disposición. También se analizan las leyes de influencia de la relación de altura de subcanal (de 0.2 a 0.4) respecto al rendimiento de enfriamiento del canal con tres subcanales. Luego, se obtienen las correlaciones correspondientes de transferencia de calor y fricción. Los resultados muestran que el esquema de disposición tiene efectos significativos en el rendimiento del flujo, el rendimiento de transferencia de calor y el rendimiento térmico integral de los canales de matriz de truss en forma de X. Entre los tres esquemas de disposición de los canales de matriz de truss en forma de X, el canal único tiene el mejor rendimiento de flujo, mientras que el canal con tres subcanales tiene el mejor rendimiento de transferencia de calor y un rendimiento térmico integral. A diferentes números de Reynolds, los números de Nusselt promedio y los coeficientes térmicos integrales del canal de matriz de truss en forma de X con tres subcanales varían entre un 38.94% y un 63.49% y un 27.74% y un 46.49% más altos que los de un canal único, respectivamente, y entre un 5.68% y un 18.65% y un 11.61% y un 21.96% más altos que los del canal con dos subcanales, respectivamente. Para el canal con tres subcanales, la relación de altura de subcanal tiene una gran influencia en el rendimiento del flujo, pero tiene una influencia relativamente pequeña en el rendimiento de transferencia de calor y el rendimiento térmico integral del canal. Con el aumento de la relación de altura de subcanal, tanto el coeficiente de fricción como el número de Nusselt promedio del canal con tres subcanales muestran una tendencia de primero aumentar y luego disminuir, mientras que el coeficiente térmico integral muestra una tendencia de disminución lenta a números de Reynolds más altos. Como resultado de una consideración integral, el canal con tres subcanales a una relación de altura de subcanal de 0.25 tiene un mejor rendimiento de enfriamiento general y es más adecuado para enfriar la región del medio cordón de las palas de turbinas de gas. Los resultados pueden proporcionar una referencia para la aplicación de estructuras de matriz de truss en el enfriamiento interno de palas de turbinas avanzadas de alta temperatura en el futuro.
Descripción
En este estudio, se diseñan diferentes esquemas de disposición para un canal de matriz de truss en forma de X para explorar la aplicación de una estructura de matriz de truss en forma de X en la región del medio cordón de las palas de las turbinas. Se investiga numéricamente el rendimiento del flujo y la transferencia de calor de los canales de matriz de truss en forma de X para tres esquemas de disposición. También se analizan las leyes de influencia de la relación de altura de subcanal (de 0.2 a 0.4) respecto al rendimiento de enfriamiento del canal con tres subcanales. Luego, se obtienen las correlaciones correspondientes de transferencia de calor y fricción. Los resultados muestran que el esquema de disposición tiene efectos significativos en el rendimiento del flujo, el rendimiento de transferencia de calor y el rendimiento térmico integral de los canales de matriz de truss en forma de X. Entre los tres esquemas de disposición de los canales de matriz de truss en forma de X, el canal único tiene el mejor rendimiento de flujo, mientras que el canal con tres subcanales tiene el mejor rendimiento de transferencia de calor y un rendimiento térmico integral. A diferentes números de Reynolds, los números de Nusselt promedio y los coeficientes térmicos integrales del canal de matriz de truss en forma de X con tres subcanales varían entre un 38.94% y un 63.49% y un 27.74% y un 46.49% más altos que los de un canal único, respectivamente, y entre un 5.68% y un 18.65% y un 11.61% y un 21.96% más altos que los del canal con dos subcanales, respectivamente. Para el canal con tres subcanales, la relación de altura de subcanal tiene una gran influencia en el rendimiento del flujo, pero tiene una influencia relativamente pequeña en el rendimiento de transferencia de calor y el rendimiento térmico integral del canal. Con el aumento de la relación de altura de subcanal, tanto el coeficiente de fricción como el número de Nusselt promedio del canal con tres subcanales muestran una tendencia de primero aumentar y luego disminuir, mientras que el coeficiente térmico integral muestra una tendencia de disminución lenta a números de Reynolds más altos. Como resultado de una consideración integral, el canal con tres subcanales a una relación de altura de subcanal de 0.25 tiene un mejor rendimiento de enfriamiento general y es más adecuado para enfriar la región del medio cordón de las palas de turbinas de gas. Los resultados pueden proporcionar una referencia para la aplicación de estructuras de matriz de truss en el enfriamiento interno de palas de turbinas avanzadas de alta temperatura en el futuro.