热能动力工程

作者：张宗卫,席思成,安轩毅,胡希卓,刘聪

单位：中国民航大学 航空工程师学院,,中国民航大学 中欧航空工程师学院,,中国民航大学 航空工程师学院,,中国民航大学 航空工程师学院,,中国民航大学 空中交通管理学院,

关键词：燃气轮机;排气管道;非均匀进口;喷雾冷却;冷却效果

基金：国家自然科学基金（52106121）

为研究燃气轮机排气管道非均匀进口条件下喷雾冷却过程中的管道内部流场、喷雾颗粒汽化运动轨迹和冷却效果影响，基于Realizable k-ε结合壁面函数和DPM模型进行喷雾冷却数值研究，探究在非均匀进口条件下喷雾喷头位置分布的影响和不同喷雾颗粒直径、喷雾流量对管壁和出口降温效果的影响。模型为实际优化后的排气管道模型，排气管道为等直径1.524 m圆柱体，前直段长5 m，后直段8 m，转弯半径2.8 m。喷雾喷射锥角为45°，速度为30 m/s，温度为55℃。研究表明:在非均匀进口条件下，非均匀分布且集中于高温区域的喷头效果最佳，管壁温降为111.08℃，出口温降为97.14℃，而喷头排数对其降温效果影响较小；喷雾冷却前后的出口平面速度分布标准差分别为12.77 m/s和11.14 m/s，喷雾对内部流场有一定影响，改善后直段流场均匀性；非均匀进口条件对直径小于25μm的颗粒影响大，雾滴汽化速度快，无法与壁面碰撞进行充分汽化吸热；随着流量的增大，喷雾对管壁和出口降温效果的影响程度相似，喷雾颗粒的汽化受喷雾流量的影响，流量越大喷雾颗粒汽化长度越长。

来源：2024年第9期

《热能动力工程》期刊编辑部

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