涡轮叶片尾缘针肋换热及热应力耦合分析

　　武汉理大学学报润轮叶片尾缘针肋换热及热应力耦合分析焉查林吴永桥21湛江海洋大学工程学院，湛江5240252武汉理工大学华夏学院，武汉43，7ABm，i，s，iWt.A，w，tt；iy；fewsriftf.o，fer；4，1=中热，力。代187其工作的可靠性，要用冷却装置力吨；散热。冷却装置的换热效果与工作温度场及装置=从寺因系亦天。而且冷却砚觅本身要承受热应力。设计冷却装置时要综6孝虑这几方而的问多场耦6比，浓限法模拟了计叻换热分析了热应力和变形对几，形状孓同的种汁肋进行了对比分，明曲线汁肋的换热性能优于圆柱针肋，并对结构设计提出了改进意。

　　布置针肋作为种加强换热的手段，经常用于涡轮叶片尾缘的冷却。针肋的设计，方面要求具有佳传热效果另1方面，山于换热板温度高，针肋在传热，温度分市不均匀，必然产生热应力，关系到针肋热应力强度问几何形状和结构好的针肋，传热效果好，同时，为使其具良好的力学性能，不仅要进行换热分析，还要进行热应力分析，它涉及到比较复杂的场耦合用有限元法对文献1谪立的曲线针肋和普通圆柱针肋分别进行了换热和热应力及变形分析，并进行了对比1基本方程1.1热耦合温度场分析的有限元模型由热力学定理可知，描述个无内热源的传热问，其微分方程和边界条件是收稿日期20046七7.

　　6为换热系数，为物体面温度。7为与物体接触的流体温度，对式1应用0161.1心法进行离散化处理得到温度场有限元控制方程1.2热弹性本构方程为根据线性热，力理论，热应力变形之间的关系为膨胀系数，6为材，常数1热应力系数1.3热弹性运动方程为对式5应用变分法进行离散化处理可得到有限元控制方程，联立式2得有限元费合控制方程为节点温度矢量，尸为节点载荷矢量含热力载荷矢量，0节点热流矢量在进行热耦合分析时同时求解导热方程和热弹性方程2分析过程首先建立网格模型曲线针肋和圆柱针肋在几何实体上有相同的体积和高度，柱针肋为基本回转体，曲线针肋截面半社随1破不贩变化，结构左右对称，为研允方便，取1半为研宄对象，高度体积2.51汀1为了便于比较，在平行通道中面积相同的换热面上，放置相同数量的曲线针肋晷柱针肋，根据计肋分仙的重复赠和纟1；构付称性，取其基水的。元贪换热面进行分析。在，前处理模块中，建立针肋的维实体模型，选用节点3015单元，用于直接耦合分析，考虑到非线性比较大，收敛困难1映射格划分1；趣分析村料为各向同性，密度为2.7，弹性投3.泊松比。33，热膨胀系数为24，1汀5导热系数为162丸1.山比热为3，了，其次，施加边界条件和载荷。几何边界上，换热板外端面为固定约束，针肋对称面的垂直方向上没有位移。温度边界条件是换热板与周围环境无热交换，针肋面和燃气有热交换，换热系数2=58贾12.环境温度为2981换热板施加温度载荷。大小为40，1后。设定打关分析选项，提交计算3分析结果1曲线针肋和圆柱针肋温度分布1离换热板端越远，温度越低，符合传热规律比较结果看出钝厉费4，潘，脎倾磲，1塍，晶喊，腿和曲线针肋母线上各点的温度梯度值。左边曲线比右边曲线陡，明随着高度位置的变化，圆柱针肋温度梯度值下降很快，圆柱针肋温度梯度值下降缓慢，说明圆柱针肋离换热板距离越远，散热能力呈直线下降，越来越差，而曲线针肋各点的散热能力发挥得较好，整体上冷却效果较妊23为曲线针肋和圆柱针肋应力分布。总的来说。应力不人1线针肋的人应力为0.292 101发生在截面小处，明可能在此发生破坏圆柱针肋的，大应力为0.15510和，发生在与换热板的接触处，明可能在此发生破坏。可换热性能+.温度分布+1热应力+同，发生破坏的点也+1这是热强度关心的问比较结果明，曲线针肋整体应力较小，但在截面小端附近，应力偏大脚柱肋隹㈨曲线针肋34为曲线针肋和圆柱针肋变形后的位移等值，中显大变形均为距换热板端远处，即为整个针肋的中部曲线针肋的大位移为8.027，此处截面小，圆柱针肋的大位移为0.355结果的曲线计肋府力等值线明⑷，往针叻作曲找针肋位移等饥线4结语迎过涡轮叶片尾缘针肋换热和热应力及变形对比分析。结果衣明曲线针肋换热效果优厂圆柱针肋；由于应力都不大，强度方面两种针肋差别不大；但曲线针肋局部变形大，如果这种局部的大变形不影响其他构件的正常1作，或者螭变效应不人，应优先选曲线针肋。为安乍起，可使大变形这嗔分截面抒，大或增加径向约束以减小变形，在材料少量，加，换热面相应增大情况下，其换热效果更好。分析对针肋的设计和0033由以人为中心向以系统为中心方向发展得到了理论和实现的保，针对0033的这种发展需要，将13技术融合到00研允，打破了传统的；1欣多库结构，捉出血问实体的纟1合1技术的00体系结构，牛定义了系统的纟1.织投型；通过将领域；家和指挥者封装到，士早实现14好的人4几体；通过能力和知识的共孚实现人加1786人86加和出1山人86姐的良好协作；将实现常规决策的实体定义成1.知。山各自父峋也统忏现协调，以实现各类你规运算决策；住入山冲定义了公共人8，有力的保证了系统的开放性和协调性；以实体为单位设计系统保障系统良好的可扩展性林杰，薛华成。多人86加协同工作模型在基于七的群决策支持系统中的应用几计算机集成制造系统咖3，王燕萍，李黎明。基于加，的多人6价群决策支持系统。系统工程与电子技术，2002，2410100102李春梅，邹平。；033中自治协作的研宄4.系统工程，2002，2016670.

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