Engineering

Ontkoppelingseiwit Coriolis kracht en roterende drijfvermogen effecten op Full-veld warmte overdracht van eigenschappen van een roterende kanaal

Published: October 5, 2018 doi: 10.3791/57630

Shyy Woei Chang¹, Wei-Ling Cai¹, Hong-Da Shen¹, Kuo-Ching Yu¹

¹Department of System and Naval Mechatronic Engineering, National Cheng Kung University

Summary

Hier presenteren we een experimentele methode voor de ontkoppeling van de onderling afhankelijke Coriolis-force en roterende-drijfvermogen effecten op volledige-veld warmte overdracht distributies van een roterende kanaal.

Abstract

Een experimentele methode voor het verkennen van de warmte-overdracht kenmerken van een axiaal draaibare kanaal wordt voorgesteld. De regerende stroom parameters die kenmerkend zijn voor de transportverschijnselen in een roterende kanaal worden geïdentificeerd via de parametrische analyse van de vergelijkingen van het momentum en energie verwijst naar een roterende referentiekader. Op basis van deze dimensieloze stroom vergelijkingen, een experimentele strategie die links van het ontwerp van de module van de test, wordt het experimentele programma en de data-analyse geformuleerd met de poging om te onthullen de geïsoleerde Coriolis-force en drijfvermogen effecten op warmte overdracht voorstellingen. De gevolgen van de Coriolis kracht en roterende drijfvermogen worden geïllustreerd met behulp van de selectieve resultaten gemeten vanaf roterende kanalen met diverse geometrieën. Terwijl de Coriolis-force en roterende-drijfvermogen effecten verschillende gemeenschappelijke functies onder de verschillende roterende kanalen delen, zijn de unieke warmte overdracht handtekeningen gevonden in samenwerking met de stroomrichting, de vorm van het kanaal en de rangschikking van warmte toebehoren apparaten overbrengen. Ongeacht de configuraties van de stroom van de roterende kanalen, de onderhavige experimentele methode maakt de ontwikkeling van fysiek consistente warmte overdracht correlaties die de evaluatie van geïsoleerde en onderling afhankelijke Coriolis-force toelaten en roterende-drijfvermogen effecten op de warmte overdracht eigenschappen van roterende kanalen.

Introduction

Terwijl thermodynamische wetten bepalen de verbeterde specifiek vermogen en thermisch rendement van een gas turbine motor door het verheffen van de turbine vermelding temperatuur, zijn verschillende warme motoronderdelen, zoals turbineschoepen, gevoelig voor schade door hitte. Interne koeling van een gas turbine rotor blade toelaat een turbine vermelding temperatuur overschrijdt de temperatuurgrenzen van de kruip weerstand van het lemmet materiaal. De configuraties van de interne koeling kanalen moeten echter voldoen aan het mes profiel. In het bijzonder draait de koelvloeistof binnen de rotor blade. Met dergelijke harde thermische omstandigheden voor een actief gas turbine rotor blade is een effectieve blade koeling regeling van cruciaal belang om de integriteit van de structuur. Dus, de lokale warmte overdracht eigenschappen voor een roterende kanaal zijn belangrijk voor het efficiënte gebruik van de beperkte koelvloeistof stroom beschikbaar. De verwerving van nuttige warmte overdracht van gegevens die voor het ontwerp van de interne koelvloeistof passages op realistische motor voorwaarden gelden is van primair belang wanneer een experimentele methode is ontwikkeld voor het meten van de warmte-overdracht-eigenschappen van een gesimuleerde koeling passage binnen een gas turbine rotor blade.

Rotatie met een snelheid boven 10.000 rpm verandert aanzienlijk de koeling prestaties van een roterende kanaal binnen een gas turbine rotor blade. De identificatie van motor voorwaarden voor dergelijke een roterende kanaal is toegestaan met behulp van de wet van de gelijkenis. Met rotatie, kunnen de dimensieloze fracties waarmee de transportverschijnselen binnen een radiaal roterende kanaal worden onthuld door de vergelijkingen van de stroom ten opzichte van een roterende referentiekader. Morris¹ heeft de dynamiek instandhouding vergelijking van stroom ten opzichte van een roterende referentiekader als afgeleid:

Equation 1 (1)

In vergelijking (1), de lokale vloeiende snelheid, v̄, met de positie vector, r̄, ten opzichte van een referentiekader vormt de hoeksnelheid, ω, ronddraaiende wordt beïnvloed door de versnelling van de Coriolis in termen van 2 (ω×v̄), de ontkoppelde centripetale drijfvermogen dwingen, β(T-T-_ref) (ω×ω×r̄), het drukverschil piëzo-metriek van gedreven, Equation 16 , en de vloeistof dynamische viscositeit, ν. De waarnaar wordt verwezen dichtheid van de vloeistof, ρ_ref, wordt verwezen naar een vooraf gedefinieerde vloeistof referentietemperatuur T_ref, die is typerend voor de temperatuur van de lokale fluid bulk voor experimenten. Als de onomkeerbare omzetting van mechanische energie in warmte-energie verwaarloosbaar is, is de vergelijking van de instandhouding energie beperkt tot:

Equation 2 (2)

De eerste term van vergelijking (2) wordt verkregen door behandeling van de specifieke enthalpie rechtstreeks verband houden met de lokale vloeistof temperatuur, T, via de constante soortelijke warmte, C_p. Zoals de verstoring van de vloeistof dichtheid veroorzaakt door de variatie van de temperatuur van de vloeistof in een verwarmde roterende kanaal aanzienlijke invloed op de beweging van de vloeistoffen biedt wanneer het verbindt met de centripetale versnelling in vergelijking (1), de vloeistof snelheid en temperatuur velden in een axiaal draaibare kanaal zijn gekoppeld. Ook, zowel de Coriolis en de centripetale versnellingen variëren gelijktijdig de roterende snelheid is aangepast. Dus, zijn de gevolgen van de Coriolis kracht en roterende drijfvermogen op het gebied van vloeiende snelheid en temperatuur natuurlijk gekoppeld.

Vergelijkingen (1) en (2) in de dimensieloze vormen onthullen de stroom parameters waaraan de warmteoverdracht in een roterende kanaal. Met een in principe uniforme warmtestroom opgelegd op een roterende kanaal, de temperatuur van de lokale vloeibare bulk, T_b, stijgt lineair in de streamwise richting, s, uit het referentieniveau voor de inlaat, T-_ref. De temperatuur van de lokale fluid bulk is bepaald als T_ref + τs, waar τ het verloop van de temperatuur van de vloeibare bulk in de richting van de stroom is. De substituties van de volgende dimensieloze parameters van:

Equation 3 (3)

Equation 4 (4)

Equation 5 (5)

Equation 6 (6)

Equation 7 (7)

in vergelijkingen (1) en (2), waar V_betekenen, N en d respectievelijk staan voor de gemiddelde stroom door snelheid, roterende snelheid en kanaal hydraulische diameter, de dimensieloze stroom impuls en energie vergelijkingen worden afgeleid als vergelijkingen (8) en (9) respectievelijk.

Equation 8 (8)

Equation 9 (9)

Blijkbaar, η in vergelijking (9) is een functie van Re, Roen Bu = Ro²βτdR, die respectievelijk zijn bedoeld als Reynolds, rotatie en drijfvermogen getallen. Het getal van Rossby die de verhouding tussen inertial kwantificeert en Coriolis krachten gelijk is aan de inverse rotatiegetal in vergelijking (8).

Als T_b wordt berekend als T_ref + τs in een roterende kanaal onderworpen aan een uniforme warmtestroom, de τ waarde als alternatief kan worden geëvalueerd als Q_f/ (mC_pL) in welke Q _f, m en L zijn de convectie verwarming macht, koelvloeistof debiet massa en lengte, respectievelijk kanaal. Dus, de dimensieloze lokale fluid bulk temperatuur, η_b, is gelijk aan s/d en de dimensieloze temperatuur aan kanaal muur, η_w, levert [(T_w-T_b ) /Q_f] [mC_p] [L/d] +s/d. Met de overdrachtsnelheid van de Convectie hitte gedefinieerd als Q_f/ (T_w-T_b), het temperatuurverschil van de dimensieloze muur-tot-vloeistof, η_w-η_b, is in het lokale nummer van Nusselt via vergelijking (10) in welke ζ converteerbare is de functie van de dimensieloze vorm van verwarming gebied en kanaal doorsnede.

Equation 10 (10)

Met een aantal vooraf gedefinieerde geometrieën en de randvoorwaarden van de hydrodynamische en thermische, worden de dimensieloze fracties beheersing van het lokale Nusselt aantal een roterende kanaal aangeduid als:

Equation 11 (11)

Equation 12 (12)

Equation 13 (13)

Met experimentele tests, de aanpassing van de snelheid, N, roteren voor verschillende Ro voor het genereren van de warmte-overdracht verandert gegevens op verschillende sterktes van Coriolis krachten onvermijdelijk de centripetale versnelling, en dus de relatieve sterkte van roterende drijfvermogen. Bovendien, een set van warmte overdracht van gegevens verzameld is uit een roterende kanaal is altijd onder voorbehoud van een beperkte mate van roterende drijfvermogen effect. Bekend van de individuele gevolgen van Coriolis-force en drijfvermogen voor de warmte-overdracht te uitvoering van een roterende kanaal vereist het afkoppelen van de Ro en Bu effecten op de eigenschappen van de Nu via de post verwerking van de gegevens procedure die is inbegrepen in de huidige experimentele methode.

De voorwaarden voor een roterende kanaal binnen een gas turbine rotor blade motor en laboratorium stroom kunnen worden opgegeven in de bereiken van Re, Ro en Bu. De voorwaarden van de typische motor voor de koelvloeistof doorstromen van een gas turbine rotor blade, evenals de bouw en inbedrijfstelling van de roterende testfaciliteit die experimenten worden uitgevoerd in de buurt van de werkelijke motor voorwaarden toegestaan werd gemeld door Morris². Op basis van de voorwaarden van de realistische motor samengevat door Morris², bouwt Figuur 1 de realistische bedrijfsomstandigheden in termen van Re, Ro en Bu bereiken voor een roterende koelvloeistof kanaal in een gas turbine rotor blade. In Figuur 1, wordt de vermelding van een motor in de slechtste conditie voorwaarde op de hoogste snelheid van de rotor en de hoogste dichtheid verhouding draaiende motor genoemd. In Figuur 1ontstaan de ondergrens en de slechtste motor respectievelijk bedrijfsomstandigheden bij de laagste en hoogste toerentallen. Het is uiterst moeilijk te meten van de distributie Nu volledig-veld van een roterende kanaal met een echte motor snelheid tussen de 5000 en 20.000 rpm. Echter, op basis van de wet van de gelijkenis, laboratoriumschaal proeven zijn uitgevoerd met verminderde roterende snelheden maar met verschillende pogingen om te zorgen voor een volledige dekking van de onroerend-engine Re, Ro en Bu bereiken. Als een innovatieve experimentele methode, de NASA HOST programma³^,⁴^,⁵^,⁶ aangenomen de hogedruk tests voor het verhogen van de vloeistof dichtheden in de vooraf gedefinieerde Re in om het Ro -bereik uitbreiden door vermindering van de gemiddelde snelheid van vloeistof. In dit verband betreffen de specifieke relaties tussen Re, Ro en Bu voor een ideaal gas met een gasconstante, R_cen viscositeit, μ, als:

Equation 14 (14)

Equation 15 (15)

Om de laboratoriumomstandigheden in de nominale correspondentie met motor voorwaarden gezien in Figuur 1, de snelheid, N, koelvloeistof druk, P, kanaal hydraulische buitendiameter ddraaien, roterende straal, R, en muur-tot-vloeistof temperatuurverschil, T_w-T_b, moeten worden gecontroleerd voor het afstemmen van de realistische Re, Ro en Bu bereiken. Duidelijk, is een van de meest effectieve manieren om uit te breiden het bereik van Ro toe kanaal hydraulische diameter, zoals Ro evenredig aan de d^{2 is}. Laboratorium warmte overdracht detest realistische N is uiterst moeilijk, is de koelvloeistof druk, P, technisch makkelijker worden verhoogd voor het uitbreiden van Ro bereik; zelfs als Ro alleen evenredig aan P is. Op basis van deze theoretische achtergrond, is de ontwerpfilosofie van de huidige experimentele methode het vergroten van Ro door de roterende test kanaal met behulp van de maximale hydraulische diameter toegestaan om te passen in het roterende tuig Drukbehandeling. Het Ro -bereik is gestegen, is van Buruli Ulcus dienovereenkomstig uitgebreid zoals Bu evenredig met de Ro^{2 is}. In Figuur 1zijn de laboratorium testvoorwaarden vastgesteld voor het genereren van de warmte overdracht van gegevens van roterende kanalen ook opgenomen³^,⁴^,,⁵^,,⁶^,⁷ ^, ⁸ ^, ⁹ ^, ¹⁰ ^, ¹¹ ^, ¹² ^, ¹³ ^, ¹⁴ ^, ¹⁵ ^, ¹⁶ ^, ¹⁷ ^, ¹⁸ ^, ¹⁹ ^, ²⁰ ^, ²¹ ^, ²² ^, ²³ ^, ²⁴ ^, ²⁵ ^, ²⁶ ^, ²⁷ ^, ²⁸ ^, ²⁹. zoals aangegeven in Figuur 1, de dekking van realistische motor voorwaarden door de beschikbare warmte overdracht van gegevens is nog steeds beperkt, vooral voor het benodigde bereik van de Bu . De open en de gekleurde solide symbolen afgebeeld in Figuur 1 zijn de puntige en full-veld warmte overdracht experimenten, respectievelijk. Zoals in Figuur 1worden verzameld, overdracht allermeest naar de warmte van gegevens met koeling toepassingen tot gas turbine rotor bladen¹^,²^,³^,⁴^,⁵^, ⁶ ^, ⁷ ^, ⁸ ^, ⁹ ^, ¹⁰ ^, ¹¹ ^, ¹² ^, ¹³ ^, ¹⁴ ^, ¹⁵ ^, ¹⁶ ^, ¹⁷ ^, ¹⁸ ^, ²⁰ ^, ²¹ ^, ²² ^, ²³ ^, ²⁴ ^, ²⁵ ^, ²⁶ zijn punt metingen met behulp van de methode thermokoppel. De muur geleiding effecten op het meten van de muur geleidende heat flux en de temperaturen bij vloeistof-muur interfaces ondermijnen de kwaliteit van de warmte overdracht gegevens geconverteerd vanuit de metingen van de thermokoppel. Ook de warmte overdracht metingen¹^,²^,³^,⁴^,⁵^,⁶^,⁷^, ⁸^,⁹^,¹⁰^,¹¹^,¹²^,¹³^,¹⁴^,¹⁵ ^, ¹⁶ ^, ¹⁷ ^, ¹⁸ ^, ²⁰ ^, ²¹ ^, ²² ^, ²³ ^, ²⁴ ^, ²⁵ ^, ²⁶ de thermokoppel-methode niet wordt gedetecteerd door de twee-dimensionale warmte overdracht variaties over een roterende oppervlak. Met de huidige experimentele methode²⁹^,³⁰^,³¹^,³²is het opsporen van full-veld Nusselt aantal distributies over de roterende kanaal muur toegestaan. De minimalisering van de muur geleiding effect met behulp van 0,1 mm dik roestvrij staal folies met Biot nummers >> 1 voor het genereren van de macht van de verwarming door de huidige experimentele methode toelaat de eendimensionale warmtegeleiding van de verwarming folie om de stroom van de koelvloeistof. In het bijzonder is de verwerving van full-veld warmte overdracht van gegevens met betrekking tot zowel de Ro en Bu effecten niet toegestaan met behulp van de voorbijgaande LCD-techniek en de thermokoppel-methode. Met de huidige steady-state vloeibare kristallen thermografie methode¹⁹schakelt de detecteerbare temperatuurbereik van 35-55 ° C het genereren van warmte overdracht van gegevens met realistische dichtheid ratio's.

Met de parameters van de stroom de warmteoverdracht in een roterende kanaal bestuur om aan te tonen dat de volledige dekking van realistische motor voorwaarden gezien in Figuur 1 is nog niet bereikt, dus de noodzaak voor het verkrijgen van de volledige-veld warmte Verstuur uw gegevens aan realistische motor voorwaarden voortdurend heeft aangedrongen. De huidige experimentele methode maakt de generatie van de full-veld warmteoverdracht met zowel Coriolis-kracht en roterende-drijfvermogen effecten waargenomen. De protocollen zijn gericht op het bijstaan van de onderzoekers te ontwikkelen van een experimentele strategie relevant zijn voor de realistische vol-veld warmte overdracht meting van een roterende kanaal. Samen met de analysemethode parametrische die uniek is voor de huidige experimentele methode, is de generatie van de warmte overdracht correlatie voor de beoordeling van de geïsoleerde en onderling afhankelijke Ro en Bu effecten op Nu toegestaan.

Het artikel illustreert een experimentele methode gericht op het genereren van de tweedimensionale warmte overdracht van gegevens van een roterende kanaal met stromingscondities vergelijkbaar met de realistische gas turbine motor voorwaarden maar veel lagere roterende snelheden in de laboratoria. De methode ontwikkeld om de roterende snelheid, de hydraulische diameter van test kanaal en het scala van muur-tot-vloeistof temperatuurverschillen voor het verwerven van de warmte-overdracht gegevens op realistische motor voorwaarden wordt geïllustreerd in de inleiding te selecteren. De kalibratie-tests voor de infrarood thermografie-systeem, de warmte verlies kalibratie test en de werking van de roterende beproevingsinrichting van de warmte-overdracht worden weergegeven. De factoren die veroorzaken de aanzienlijke onzekerheden voor heat transfer metingen en de procedures voor de ontkoppeling van de Coriolis-kracht en drijfvermogen effecten op de warmte overdracht eigenschappen van een roterende kanaal worden beschreven in het artikel met de selectieve resultaten om aan te tonen van de huidige experimentele methode.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Opmerking: De details van de roterende testfaciliteiten, data-acquisitie, gegevensverwerking en de warmte overdracht test module emuleren een interne koeling kanaal van een gas turbine rotor blade zijn in onze vorige werken²⁹^,³⁰^,³¹ ^,-³².

1. voorbereiding van de warmte overdracht Tests

Het formuleren van de experimentele omstandigheden op het gebied van Re, Ro en Bu uit de voorwaarden van de gerichte bewerking van een gas turbine rotor blade.
Bepaal de N, P, R, den T_w - T_b die nodig zijn voor het verwerven van de geteste Re, Ro en Bu met behulp van de vergelijkingen (14) en (15).
Opnieuw definiëren de targeting Re, Ro en Bu als N, P, R, den T_w - T_b groter is dan de limiet van de experimentele faciliteiten.
Ontwerp en bouw van de geschaalde warmte overdracht test module emuleren een praktische interne koelvloeistof kanaal in een gas turbine rotor blade².

2. bepaling van de thermische stralingsvermogen coëfficiënt voor infrarood thermografie systeem

Installeer de geijkte thermokoppel op de achterzijde van de folie gescande edelstaal Verwarming.
Spray een dun laagje zwarte verf op de folie van de roestvrij stalen verwarming gescand door de infrarood camera.
Symmetrische stroom velden aan twee zijden van de roestvrij stalen verwarming folie maken door het plaatsen van een verticale dunne folie van roestvrij staal in een ruimte met de gratis convectie stromen over de twee zijkanten van de verticale verwarming folie.
Voeden van elektrische verwarming macht door middel van de verwarming folie en meten van temperaturen gelijktijdig door thermokoppel en infrarood thermografie systeem van het computerscherm op de steady-state.
Herhaal stap 2.4 ten minste viermaal met verhoogde bevoegdheden van de kachel. Zorg ervoor dat de temperatuur van de muur overeenkomt met de bevoegdheden van de kachel door stap 2.3 en 2.4 dekken het bereik van de T_w bepaald door stap 1.2 gebruikt.
Berekenen van de waarden van de T_wgescand door de infrarood thermografie-systeem met behulp van een aantal selectieve thermische stralingsvermogen coëfficiënten voor het programma dat de infrarood signalen in temperatuur gegevens omzet.
Vergelijk de gegevens van de T_w gemeten door de gekalibreerde thermokoppel en het infrarood thermografie-systeem op de locatie die overeenkomt met het thermokoppel ter plaatse met de standaarddeviaties geëvalueerd.
Selecteer de thermische stralingsvermogen coëfficiënt met de minimale standaarddeviatie bepaald door stap 2.7.
Het bepalen van de maximale nauwkeurigheid fout voor de infrarood thermografie-systeem met behulp van de coëfficiënt van de thermische stralingsvermogen bepaald door stap 2.8.

3. dynamische balans van roterende Rig

Installeer de warmte overdracht test module, de infrarood camera, de omhullende frame en alle accessoires op het roterende tuig.
Pas de daartegenover gewicht geleidelijk totdat de lopende conditie van de roterende rig voldoet aan de vibrationele beperking voor de infrarood thermografische metingen om de stabiele thermografie op het computerscherm tentoon te stellen.

4. evaluatie van warmte verlies coëfficiënten

Vul het kanaal van de koelvloeistof van de warmte overdracht test module met thermische isolatiemateriaal.
Installeer de gevulde test module op de roterende beproevingsinrichting door plaatsing van de test-module op de roterende platform en aansluiten van de voeding van de kachel en alle instrumentale kabels.
Activeren van het data-acquisitiesysteem om te scannen de stoffelijke T_w variatie op een verwarming kracht totdat de steady-state-voorwaarde is voldaan. Zorgen dat de stoffelijke T_w variaties tijdens diverse achtereenvolgende scans zijn minder dan +0.3 K bij elke steady-state-voorwaarde.
De kracht van de kachel, stationaire toestand T_w gegevens en de overeenkomstige omgevingstemperatuur, T_∞opnemen.
Herhaal stappen 4.3 en 4.4 ten minste vijf keer gebruiken verschillende verwarming bevoegdheden met een vaste roterende snelheid.
Herhaal stap 4.2-4.4 met ten minste vijf roterende snelheden. Zorg ervoor dat het gamma van de test van de roterende snelheid alle N waarden bepaald door stap 1.2 beslaat.
Herhaal stap 4.3-4.6 met een omgekeerde roterende richting.
Construeer de percelen van de warmtestroom verlies tegen muur-tot-omgevingstemperatuur verschil bij elke roterende snelheid.
Correleren de warmte verlies coëfficiënten als de functies van muur-tot-ambient temperatuurverschil, roterende snelheid en draairichting.
De warmte verlies correlatie in de post data proces programma voor Nu boekhouding opnemen.

5. warmte overdracht basislijntests

Warmte overdracht proeven op de targeting op Reynolds in de nulstand roterende getallen verrichten (Ro = N = 0) door het eten van koelvloeistof stroomt en kachel bevoegdheden aan de module van de test. Zorg ervoor dat de massastroom van de meegeleverde koelvloeistof wordt voortdurend aangepast om te Reynolds aantal op het stroom ingang vlak tegen de targeting waarde bepalen.
Neem alle relevante ruwe gegevens, met inbegrip van de steady-state muur temperaturen, vloeistof temperatuur, kachel bevoegdheden, stroom druk en omgevingstemperatuur druk en temperaturen, voor verdere verwerking van de gegevens.
Het evalueren van de lokale en gebied-gemiddeld Nusselt nummers (Nu₀) over de muren van de gescande statische kanaal.

6. roterende warmte overdracht Tests

Installeer het on-line monitoring programma om te controleren de testvoorwaarden ten de targeting Re en Ro.
De massastroom van de gemeten koelvloeistof, luchtstroom druk, snelheid en temperatuur van de vloeistof bij de ingang van het kanaal in het controleprogramma voor het berekenen van de instant Re en Roroterende voeden.
Neem alle relevante ruwe gegevens, zoals het draaien van snelheid, kracht van de kachel, luchtstroom en ambient druk, evenals de temperatuur van de muur en vloeistof voor verdere verwerking van de gegevens na de vooraf gedefinieerde steady-state-voorwaarde is voldaan.
Herhaal stap 6.2 en 6.3 met ten minste vier oplopende of aflopende kachel bevoegdheden op een aantal vaste Re en Ro. Ervoor zorgen dat de test Re en Ro vallen ±1% verschillen van de targeting waarden door de roterende snelheid en/of de massastroom van de koelvloeistof aan te passen.
Zorg ervoor dat de warmte overdracht tests op elke set van vaste Re en Ro met verschillende kachel bevoegdheden onophoudelijk worden uitgevoerd als de ontwikkeling van drijfvermogen geïnduceerde stromen geassocieerd met de "history" van de ontwikkeling van de stroom wordt.
Herhaal stap 6.4 en 6.5 met vier of vijf targeting Reynolds getallen (Re) op een vaste rotatiegetal (Ro). Zorg ervoor dat de roterende snelheid wordt op passende wijze aangepast op elke test Re waarmee zowel Re en Ro op de targeting waarden binnen ± 1% verschillen.
Herhaal stap 6.6 met behulp van vier of vijf gericht op rotatie nummers (Ro).
Herhaal stap 6.2 tot en met 6.7 met omgekeerde roterende richting.
De lokale en gebied-gemiddeld Nusselt nummers (Nu) over de gescande roterende kanaal muren met een post gegevensverwerking programma evalueren.

7. parametrische analyse

Correleren de gebied-gemiddeld Nusselt nummers (Nu₀) verzameld uit het statische kanaal in de functies van Reynolds getal.
Evalueren van de volledig-veld lokale Nu/Nu₀ ratio's bij elke vaste Re en Ro getest met de ruimte-gemiddeld Nu/Nu₀ ratio's berekend.
Controleer of de toepasselijkheid van isolatie Re effect door het uitzetten van de lokale en gebied-gemiddeld Nu/Nu₀ ratio's verkregen met verschillende Re maar op identieke Ro.
Bekendmaken van de geïsoleerde effecten van drijfvermogen op de warmte overdracht eigenschappen van de roterende test kanaal door het uitzetten van het gebied-gemiddeld Nudraaien /Nu₀ ratio's verzameld op de dezelfde Ro met verschillende Re tegen Bu - of dichtheidsgrenzen die verhouding (Δρ/ρ). Zorgen voor het beter selectie van Bu of Δρ/ρ voor de bouw van dit soort perceel voor het verkrijgen van de trend van de consistente gegevens met een eenvoudige functionele structuur voor heat transfer correlatie.
Extrapoleren van elke Nu/Nu₀ gegevens trend verzameld op een vaste Ro maar verschillende Re in de beperkende voorwaarde van Bu→0 of Δρ/ρ→0.
Verzamelen van alle de geëxtrapoleerde Nu/Nu₀ resultaten met Bu→0 of Δρ/ρ→0 bij alle geteste Ro.
Uitzetten van de geëxtrapoleerde Nu/Nu₀ resultaten met verdwenen drijfvermogen interactie tegen Ro te verstrekken de afgekoppeld Coriolis kracht effecten op de eigenschappen van de warmte-overdracht.
Correleren de testresultaten verzameld door stap 7.4 en 7,7 in de functies van Ro en Bu.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Realistische bedrijfsomstandigheden voor de interne koelmiddel stroomt binnen een roterende gas turbine blade in termen van Re, Ro en Bu worden vergeleken met de geëmuleerde laboratoriumomstandigheden in Figuur 1. De gegevenspunten worden onder de voorwaarden van de realistische motor met behulp van de huidige experimentele methode samengevat in de protocollen¹¹^,¹⁴^,¹⁷^,²⁰^,²¹. Hoewel de volledige-veld warmte overdracht gegevens nuttiger dan de puntige warmte overdracht gegevens gemeten vanaf de roterende kanalen zijn, vast allermeest naar de vorige warmte overdracht experimenten de thermokoppel methode (Figuur 1). De huidige methode van de infrarood thermografie detecteert de volledig-veld warmte overdrachtinformatie uit een roterende oppervlak met het drijfvermogen-geïnduceerde stromen volledig ontwikkeld. De huidige protocollen bevatten met het vrije of gedwongen convectie externe stromen voor een statische of roterende test kanaal, het genereren van warmte verlies correlaties voor verwerking van de gegevens van de post (Figuur 2). Op de top van Figuur 2, wordt de bouw van de warmte overdracht test module ook aangetoond. De oereenstemming coëfficiënten voor alle ingerichte lijnen blijkt uit Figuur 2 vallen tussen 0.95-0.98. Met het oog op het h_verliesverband gezien in de plot van h_verliestegen N in Figuur 2, geven de foutbalken het gegevensbereik bepaald bij elke roterende snelheid.

Figuur 3, Figuur 4en Figuur 5 verbeelden de selectieve warmte overdracht resultaten gemeten vanaf het statische twee keer S-kanaal met de longitudinale golvende ribben, de roterende twee keer S-kanaal³¹ en de roterende gefronste³² en pin-fin kanaal³³. De geschatte maximale onzekerheden van de metingen, Nu voor het statische S gegroefd kanaal, de roterende S-kanaal³¹, gefronste kanaal³² en pin-fin kanaal³³ zijn 7,9%, 8,8%, 9,2% en 9,7%, respectievelijk. Om de Re -impact op de warmte overdracht eigenschappen van een koelvloeistof-kanaal, de honk-lijn volledig-veld warmte overdracht van gegevens van de statische kanaal gevonden door de huidige methode van de infrarood thermografie als maakloon door Figuur 3 zijn essentieel. Het diagram weergegeven aan de bovenkant van Figuur 3 toont ook de configuratie van het kanaal van het twee-pass S-kanaal met de longitudinale golvende ribben. Het kanaalprofiel is vierkant met de semi-circulaire verdeelde longitudinale golvende ribben op twee tegenovergestelde verwarmde muren van de inlaat en uitlaat benen.

De toepasselijkheid van geïsoleerde Re invloed van Ro en Bu effecten op lokaal en regionaal gemiddelde warmte-overdracht is toegestaan door de presentatie van de warmte overdracht van gegevens op het gebied van Nu/Nu₀ (Figuur 4). Zowel de patronen en de niveaus van Nu/Nu₀ op de zelfde Ro met soortgelijke Bu lijken zwak functies van Re (Figuur 4). De typische resultaten van het protocol voor de openbaarmaking van de geïsoleerde Coriolis kracht gevolgen voor de warmte overdracht eigenschappen zijn aangetoond in Figuur 5. In Figuur 5, de variaties van Nu/Nu₀ op elke vaste Ro tegen Bu voor twee verschillende roterende kanalen met golvende endwalls³² en ruitvormige pin-vinnen³³ neiging om lineaire lijkende gegevens trends te volgen. Dus, de lineaire extrapolatie als Bu→0 is geselecteerd voor de geïdentificeerde Nu/ Bu niveauNu₀ = 0 en Ro> 0. Maar, als gevolg van de ander kanaal configuraties, de Nu/Nu₀ verhoudingen gemeten vanaf de roterende gefronste³² en de kanalen van de pin-fin³³ , zoals afgebeeld in Figuur 5 respectievelijk zijn gedaald en verhoogd door het verhogen van de Bu. In dit opzicht, de voorstelling van Nu/Nu₀ variaties tegen dichtheid verhouding (Δρ/ρ)³^,⁴^,⁵^,⁶^, ³⁴ heeft vaak geleid tot het niet-lineaire Nu/Nu₀ variaties. Dus, de extrapolatie van elke Nu/Nu₀ gegevens trend op een vaste Ro richting de asymptotische limiet van Δρ/ρ→0 met verminderde drijfvermogen effect op basis van een niet-lineaire gegevens trend wordt vaak beïnvloed door de type oereenstemming functie geselecteerd. Echter toont de gegevens extrapolating procedure voor de warmte overdracht resultaten van de voorloop- en volgspaties muren van de roterende kanalen³² gevonden de toepasbaarheid te ontrafelen van de geïsoleerde Coriolis kracht gevolgen voor de warmte-overdracht eigenschappen met verdwenen drijfvermogen interactie op Bu= 0 (Figuur 5).

De zogenaamde nul-drijfvermogen Nu/Nu₀ ratio's zijn alleen gecontroleerd door Ro aan de gevolgen van de geïsoleerde Coriolis kracht. De wijze van warmte overdracht variaties van de statische-kanaal verwijzingen bekendgemaakt door stap 7.7 en 7,8 wordt gekenmerkt door Figuur 6. De gescheiden Ro -invloed van het drijfvermogen effect op de warmte overdracht prestaties van een roterende kanaal is gecorreleerd als de Ro -functie om een deel van de Nu/Nu₀ correlatie (Figuur 6). De positieve of negatieve ψ₂waarden in Figuur 6 geven de verbetering of het belemmeren van de effecten op de warmte overdracht prestaties als gevolg van drijfvermogen interacties. De grotere omvang van de ψ₂ , de hogere graden van roterende drijfvermogen gevolgen worden opgelegd aan de eigenschappen van de warmte-overdracht. De ingerichte lijnen aangegeven in Figuur 6 zijn de percelen van de oereenstemming functies. De functionele structuren van de correlaties voor nul-drijfvermogen Nu/Nu₀ ratio's en ψ₂ waarden zijn over het algemeen vastgesteld volgens de verschillende manieren van de gegevens trends ontstaan in de Figuur 6 . Zoals eerder besproken, waarden de ander kanaal geometrieën tussen de gefronste³² en de kanalen van de pin-fin³³ respectievelijk hebben geleid tot de negatieve en positieve ψ₂ in Figuur 6. Maar het gemeenschappelijke kenmerk van de beperkte omvang van ψ₂ waarden veroorzaakt door de verhoging van Ro wordt waargenomen voor de twee soorten roterende kanalen³²^,³³ in Figuur 6. De ψ₂ -waarden en de Nugelet gecorreleerd /Nu₀ verhoudingen tot nul-drijfvermogen condities in het Ro -functies, de warmte overdracht correlaties, die het mogelijk maken van de evaluatie van de geïsoleerde en combinatie van Ro en Bu effecten op Nu/Nu₀, voor de bijzondere roterende kanaal wordt gegenereerd.

Figuur 1. Realistisch Re, Ro en Bu bereiken en de geëmuleerde laboratoriumomstandigheden voor een roterende koelvloeistof kanaal in een gas turbine rotor blade. De testomstandigheden, uitgevoerd door NASA HOST programma³^,⁴^,⁵^,⁶ worden aangeduid als de balk symbool. De open en solide symbolen betekenen respectievelijk dat de Bu, Roen Re testen bereiken voor de puntige en full-veld warmte overdracht metingen. Aantallen in haakjes zijn verwijzingen waaruit gegevens worden genomen. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 2. Typische warmte verlies coëfficiënten (h_verlies) op diverse roterende snelheden³⁰ met behulp van de trapeziumvormige twin-pass rib-geruwd roterende kanaal als een illustratief voorbeeld. Het diagram boven ziet u de constructie details van de roterende test-module. De helling van elke trend van de gegevens die gevormd wordt door de warmtestroom verlies tegen de muur-aan-omgevingstemperatuur verschil weergegeven in het linker onderste gedeelte onthult de warmte verlies coëfficiënt bij de specifieke roterende snelheid. Door correleren de warmte verlies coëfficiënten gedetecteerd op de roterende snelheid getest, de gegenereerde warmte verlies correlatie gekenmerkt door de juiste lagere plot is opgenomen in het programma van de gegevensverwerking voor Nu accountancy. De foutbalken in de lagere juiste plot geven het bereik van h_verlies³⁰. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 3. Lokale Nusselt aantal distributie voor de static twin-pass S-kanaal geruwd door gekrulde ribben aan Re = 15.000 gemeten volgens de methode van huidige infrarood thermografie. Het bovenste diagram toont de endwall van het twee-pass golvende kanaal en de longitudinale S-ribben. Zoals aangegeven door de AA' Sectieweergave, het paar longitudinale S-ribben is gearrangeerd inline op twee tegenovergestelde kanaal endwalls. In de gedetailleerde verdeling van Nusselt aantal over de golvende endwall van twee keer weergegeven als de lagere plot, worden de gegevens Nu langs de twee longitudinale S-ribben verwijderd als gevolg van de muur geleiding effecten op de verdelingen van de warmtestroom en muur-temperatuur. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 4. Voorbeelden aantonen van het isolement van Re effect van Ro en Bu effect op lokaal en regionaal niveau worden gemiddeld warmte overdracht eigenschappen van roterende kanaal. Het bovenste gedeelte vertoont de gedetailleerde Nusselt aantal verdelingen op een vaste Ro van 0,15 met een verschillende Re van 5000, 7500, en 12.500 te verlichten van de gevolgen van Reynolds getal op de warmte overdracht van eigenschappen van de roterende endwall. Het onderste gedeelte afgebeeld het gebied-gemiddeld warmte overdracht eigenschappen over de roterende begin en einde van de endwalls. De genormaliseerde Nu/Nu₀ verhoudingen highlight de warmte overdracht variaties van de niet-draaiend scenario's door rotatie. Aangepast met toestemming van Chang et al. 2017³¹. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 5. Voorbeelden demonstreren het afgekoppeld Ro -effect uit Bu effect op de warmte overdracht eigenschappen van roterende kanaal³²^,³³. Elke Bu-gedreven Nu/Nu₀ variatie is verkrijgbaar bij de vaste Ro en gecorreleerd als een lineaire functie van Buruli Ulcus , zoals aangegeven door de rechte lijn in ieder waarnemingspunt. De correlatiecoëfficiënten van deze ingerichte lijnen vallen tussen 0.96 en 0.98. De extrapolatie van de Nu/Nu₀ gegevens trend naar Bu→0 langs elke ingerichte lijn onthult de Nu/Nu₀ verhouding op de geteste Ro. De omvang en de helling van elke Bu-gedreven Nu/Nu₀ gegevens trend onthullen de manieren van drijfvermogen effect op warmte overdracht voorstellingen. De omvang van de hellingen vertegenwoordigen de graden van Bu Nugevolgen /Nu₀. De positieve en negatieve hellingen geven respectievelijk het verbeteren en afbreuk te doen aan drijfvermogen effect op warmte overdracht niveaus. Aantallen in haakjes zijn verwijzingen waaruit gegevens worden genomen. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 6. Uncoupled Ro en Bu effecten op regionaal gemiddelde warmte overdracht prestaties van de roterende golvende kanaal³²^,³³. Het bovenste gedeelte verzamelt de warmte overdracht scenario's op verschillende Ro , maar met ingang van de verdwenen drijfvermogen op Bu = 0. Dergelijke Nu/Nu₀ variaties zijn uitsluitend veroorzaakt door de verschillende Coriolis krachten bij verschillende Ro. Het onderste gedeelte bevat de variaties van Bu effect op Nu/Nu₀ bij verschillende Ro. De negatieve en positieve ψ₂ waarden duiden op de respectieve afbreuk te doen aan verbetering van Bu effecten op de warmte overdracht van voorstellingen voor de gefronste³² en de kanalen van de pin-fin³³ . De gestippelde lijnen in deze afbeelding zijn de resultaten van de correlatie voor Nu/ Bu Nu₀ = 0. Aantallen in haakjes zijn verwijzingen waaruit gegevens worden genomen. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Terwijl de temperaturen van de endwall van een roterende kanaal worden gedetecteerd door een infrarood thermografie-systeem, worden de vloeistof temperatuur gemeten door thermokoppels. Het alternatieve magnetisch veld van een AC-motor die zorgt voor een roterende tuig induceert elektrische potentieel te mengen de thermokoppel-metingen, moet de DC-motor worden vastgesteld om te rijden een roterende test rig.

De vloeistof temperatuur verdeling over het vliegtuig verlaten van een verwarmde kanaal is niet uniform. Ten minste vijf thermokoppels op het bestaande vliegtuig van een roterende kanaal worden aanbevolen voor het meten van de lokale vloeistof afrit temperaturen. In het bijzonder zijn deze thermokoppels voor het meten van de vloeistof temperatuur geïnstalleerd in de passage van de stroom onderworpen aan de centrifugale krachten tijdens de roterende proeven. De thermokoppel draden zijn gemakkelijk gebogen richting de hete kanaal muren. Dus, een afgeschermde thermokoppel-kabel voor het meten van de temperatuur van de vloeistof vermelding wordt gebruikt. Op het vlak van stroom uitgang, een gaas met verschillende thermokoppel kralen geweven op de Maas kan worden ingeklemd tussen de flenzen van de uitgang van een kanaal van de test te sporen van de vloeistof afrit temperaturen op de vooraf gedefinieerde locaties onder een roterende testvoorwaarde.

Geïnduceerde drijfvermogen effecten op de stroom en warmte overdracht kenmerken van een roterende kanaal, de methode die is gekozen om te ontdekken dat de volledig-veld warmte overdracht van gegevens moet bevatten zowel Coriolis-force en drijfvermogen effecten met aanzienlijke rotatie. Met behulp van de voorbijgaande vloeibare kristallen-methode voor het meten van de volledig-veld warmte overdracht van gegevens, zijn de thermische grens lagen nog niet volledig ontwikkeld zoals de temporele kanaal-muur temperatuurschommelingen zijn van essentieel belang door deze methode voor het verkrijgen van de Convectie hitte overdracht coëfficiënten. Zoals de centripetale versnelling oplopen 10 tot kan⁵x g in een kanaal van de koelvloeistof van een roterende gas turbine blade, de warmte overdracht van gegevens onder voorbehoud van de invloeden van de volledig ontwikkelde drijfvermogen stromen, die aantoonbaar door de huidige experimentele methode zijn meer praktisch voor ontwerp activiteiten.

De blootstelling van de gescande hete kanaal muur aan een infraroodcamera oploopt onvermijdelijk warmteverlies van de Joule warmte die door de verwarming folies. De protocollen voor het uitvoeren van de warmte verlies kalibratie tests zijn essentieel voor het waarborgen van de kwaliteit van de warmte overdracht van gegevens. Erven ofwel uit de vrije of gedwongen convectie externe stromen voor een statische of roterende test kanaal, kunnen de convectie warmte overdracht coëfficiënten worden gecorreleerd als de functie van muur-tot-ambient temperatuurverschil met een vaste roterende snelheid (figuur 2). het is beter om de hele roterende warmte overdracht test module met een schild voor het herstellen van de "vrije-convectieve" als externe stromen tijdens de roterende proeven omhullen. De maximale experimenteel onzekerheden van warmte overdracht van gegevens zijn over het algemeen verminderd wanneer het percentage van de warmtestroom van het verlies van de meegeleverde warmtestroom is verminderd. De warmte verlies coëfficiënten zijn echter enigszins verhoogd zoals N verhoogt zelfs met het omhuld schild die betrekking hebben op de gehele warmte overdracht test module (Figuur 3). De warmte verlies correlatie is opgenomen in de post gegevensverwerking programma om de verdeling van de lokale warmtestroom verlies voor elke set van de resultaten van de tests van de overdracht van warmte. Zoals de thermische inertie van de warmte overdracht module gevuld door thermische isolatiemateriaal wordt aanzienlijk verhoogd, de tijd die nodig is voor het bereiken van de stationaire toestand tijdens elke warmte verlies test is aanzienlijk uitgebreid van een warmte-overdracht test met luchtstroom .

Het is essentieel om te onderzoeken van de toepasbaarheid van het isolerende Re effect op warmte overdracht eigenschappen van die veroorzaakt door de rotatie. Aangezien het Re -effect op de warmte overdracht prestaties zijn afhankelijk van de kanaal-configuraties, is het niet daartoe gewoonlijk de warmte overdracht correlaties gegenereerd op basis van andere kanaal geometrieën als de static-kanaal warmte overdracht verwijzingen. De huidige experimentele methode isoleert Re invloed van Ro en Bu effecten door de presentatie van de warmte overdracht van gegevens op het gebied van Nu/Nu₀, waarin de Nu₀gegevens worden gemeten voor het kanaal van de statische beproeving. Terwijl het drijfvermogen effect in een rotatie kanaal met centripetale versnelling ongeveer 10⁵x g is aanzienlijk, het effect van de zwaartekracht-gedreven drijfvermogen op de warmte overdracht eigendom van een statische kanaal is over het algemeen te verwaarlozen binnen het normale bereik van dichtheid van de vloeistof verhoudingen onderzocht voor een statische test kanaal.

Tijdens een warmte overdracht test na de voeding kachel macht voor het genereren van de vereiste temperatuurgradiënten voor het vergemakkelijken van de warmteoverdracht, is een zekere mate van drijfvermogen effect gedreven door het veld van de opgewekte centripetale versnelling in het roterende kanaal onvermijdelijk . Dergelijke combinatie Ro en Bu effecten voor een roterende kanaal op de realistische motor voorwaarden zijn niet te verwaarlozen als gevolg van de extreem hoge centripetale versnellingen. Dus zowel Coriolis kracht en roterende drijfvermogen niveau zijn gelijktijdig gewijzigd wanneer de roterende snelheid is aangepast. De gelijktijdige controle van Ro en Re op de targeting waarden tijdens het roterende experiment is essentieel voor de ontkoppeling van de Ro en Bu effecten op de eigenschappen van de overdracht van warmte. Hebben vaste zowel Ro en Re, weerspiegelen de warmte overdracht variaties overeenkomt met de variatie van de warmtestroom, of drijfvermogen niveau, de roterende drijfvermogen effect op warmte overdracht eigenschappen op de geteste Ro. De Nu/Nu₀ gegevens geconverteerd van de gegevensset gegenereerd op deze manier mogelijk maken de uitvoeringvan stappen 7.4-7,8 voor het identificeren van het effect van de Coriolis kracht en roterende buoyance effect in isolatie.

De Bu -impact op de warmte overdracht eigendom van een roterende kanaal is vaak Ro afhankelijk zoals Figuur 6 waarin de ψ₂ waarden zijn gevarieerd als Ro wijzigingen. Het is niet nodig om te selecteren van de wiskundige structuur van de correlatie van de warmte-overdracht die de Ro en Bu als onafhankelijke parameters in de correlatie behandelt.

Met het oog op de Nu/Nu₀ extrapolatie naar de beperkende voorwaarde van Bu→0, de lineaire-achtige Nu/Nu₀ variaties tegen de geselecteerde drijfvermogen parameter verdient teneinde de onzekerheid veroorzaakt door extrapolatie van de gegevens. In dit opzicht, de verhouding van de dichtheid van de vloeistof, Δρ/ρ of het drijfvermogen nummer, Bu, wordt aanbevolen als de parameter drijfvermogen voor openbaarmaking van de nul-drijfvermogen Nu/Nu₀ niveau tijdens deze gegevens extrapoleren proces.

Met hogedruk roterende proeven, veroorzaken de deformaties van verwarming folies en de samenstellende componenten van een roterende kanaal als gevolg van de thermische uitbreidingen op verschillende patronen van temperatuur distributie vaak luchtstroom lekkage tijdens de roterende test. Dergelijke kleine luchtstroom lekkage is moeilijk te worden vastgesteld tijdens de roterende test. Dus, onmiddellijke verdere verwerking van de gegevens wordt aanbevolen voor het verwerven van de warmte overdracht van gegevens van de roterende kanaal. Door het horen van de warmte overdracht resultaten uit de vorige roterende testen, is de gevolgen van een inconsistente gegevens trend de lekkage mogelijk luchtstroom. De volgende maatregelen om te detecteren en dan voorkomen dat de luchtstroom lekkage zijn vereist.

We hebben aangetoond dat een methode voor het genereren van de warmte overdracht van gegevens van een roterende kanaal op de voorwaarden van de realistische motor met het effect van de Coriolis-force en roterende drijfvermogen effect rekken. De belangrijkste beperking van de huidige experimentele methode voor het uitbreiden van het bereik van de test van Ro en Bu is de duurzaamheid van de infrarood camera die met het test-kanaal draait. In het algemeen, is 10 x g de maximale duurzame centrifugaal versnelling voor een infraroodcamera. Ten opzichte van de bestaande methode detecteren de overdrachtsnelheden van de warmte van een roterende kanaal, het gebruik van dunne verwarming folie kunt het minimaliseren van de effecten van kanaal-muur geleiding op de verdeling van lokale convectieve warmtestroom en de opsporing van de temperaturen tot muur-vloeistof interfaces. Ook zijn de twee-dimensionale full-veld overdracht warmteverdeling over een roterende oppervlak door het effect van de stationaire toestand drijfvermogen aantoonbaar met behulp van de huidige experimentele techniek. Met de data-analyse methode ontwikkeld, de invloeden van de Coriolis kracht en roterende drijfvermogen op de volledige-veld warmte overdracht eigendom van een roterende kanaal kan worden afgekoppeld. Deze methode heeft al tot een brede waaier van roterende kanaal configuraties toegepast. We verwachten dat de huidige experimentele strategie kan leiden tot de ontwerp-vriendelijke warmteoverdracht correlaties en die zal blijven uitbreiden voor de volledige dekking van realistische motor voorwaarden wanneer de advancement van cameratechnologie van infrarood toelaat haar gebruik op de voorwaarden met hogere centrifugaal versnellingen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Het huidige onderzoekswerk werd financieel gesponsord door het ministerie van wetenschap en technologie van Taiwan onder de subsidie NSC 94-2611-E-022-001, NSC 95-2221-E-022-018, NSC 96-2221-E-022-015MY3 en NSC 97-2221-E-022-013-MY3.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Rotating test rig	In-house made		Design by this research group
Heat transfer test module	In-house made		Design by this research group
Mass flow meter	Eldride Product, Inc.	3100301-01-01 359-1007
Infrared thermography system	NEC P384A-8	3100401-04 3127A-4
Instrumentation slip ring	Michigan Scientific SR36M	3100506-62 3553-372

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

Morris, W. D. Heat transfer and fluid flow in rotating coolant channels. , John Wiley and Sons. ISBN 0471101214 (1981).
Morris, W. D. A rotating facility to study heat transfer in the cooling passage of turbine rotor blades. Journal of Power and Energy. 210 (1), 55-63 (1996).
Wagner, J. H., Johnson, B. V., Graziani, R. A., Yeh, F. C. Heat transfer in rotating passages with smooth walls and radially outward flow. ASME Journal of Turbomachinery. 113 (1), 42-51 (1991).
Wagner, J. H., Johnson, B. V., Kopper, F. C. Heat transfer in rotating serpentine passages with smooth walls. ASME Journal of Turbomachinery. 113 (3), 321-330 (1991).
Wagner, J. H., Johnson, B. V., Steuber, G. D., Yeh, F. C. Heat transfer in rotating serpentine passages with trips normal to the flow. ASME Journal of Turbomachinery. 114 (4), 847-857 (1992).
Johnson, B. V., Wagner, J. H., Steuber, G. D., Yeh, F. C. Heat transfer in rotating serpentine passages with selected model orientations for smooth or skewed trip walls. ASME Journal of Turbomachinery. 116 (4), 738-744 (1992).
Hwang, G. J., Tzeng, S. C., Mao, C. P., Soong, C. Y. Heat transfer in a radially rotating four-pass serpentine channel with staggered half-v rib turbulators. ASME Journal of Heat Transfer. 123 (1), 39-50 (2001).
Azad, G. S., Uddin, M. J., Han, J. C., Moon, H. K., Glezer, B. Heat transfer in a two-pass rectangular rotating channel with 45-deg angled rib turbulators. ASME Journal of Turbomachinery. 124 (2), 251-259 (2002).
Griffith, T. S., Al-Hadhrami, L., Han, J. C. Heat transfer in rotating rectangular cooling channels (AR=4) with angled ribs. ASME Journal of Heat Transfer. 124 (4), 617-625 (2002).
Al-Hadhrami, L., Griffith, T. S., Han, J. C. Heat transfer in two-pass rotating rectangular channels (AR=2) with five different orientations of 45 deg V-shaped rib turbulators. ASME Journal of Heat Transfer. 125 (2), 232-242 (2003).
Chang, S. W., Liou, T. M., Hung, J. H., Yeh, W. H. Heat transfer in a radially rotating square-sectioned duct with two opposite walls roughened by 45 deg staggered ribs at high rotation numbers. ASME Journal of Heat Transfer. 129 (2), 188-199 (2007).
Zhou, F., Lagrone, J., Acharya, S. Internal cooling in 4:1 AR passages at high rotation numbers. ASME Journal of Heat Transfer. 129 (12), 1666-1675 (2007).
Liu, Y. H., Huh, M., Han, J. C., Chopra, S. Heat transfer in a two-pass rectangular channel (AR=1:4) under high rotation numbers. ASME Journal of Heat Transfer. 130 (8), (2008).
Chang, S. W., Liou, T. M., Chiou, S. F., Chang, S. F. Heat transfer in high-speed rotating trapezoidal duct with rib-roughened surfaces and air bleeds from the wall on the apical side. ASME Journal of Heat Transfer. 130 (6), (2008).
Wright, L. M., Liu, Y. H., Han, J. C., Chopra, S. Heat transfer in trailing edge, wedge-shaped cooling channels under high rotation numbers. ASME Journal of Heat Transfer. 130 (7), 1-11 (2008).
Liou, T. M., Chen, M. Y., Tsai, M. H. Fluid flow and heat transfer in a rotating two-pass square duct with in-line 90-deg ribs. ASME Journal of Turbomachinery. 124 (2), 260-268 (2002).
Chang, S. W., Liou, T. M., Yang, T. L., Hong, G. F. Heat transfer in radially rotating pin-fin channel at high rotation numbers. ASME Journal of Turbomachinery. 132 (2), (2010).
Rallabandi, A., Lei, J., Han, J. C., Azad, S., Lee, C. P. Heat transfer measurements in rotating blade-shape serpentine coolant passage with ribbed walls at high Reynolds numbers. ASME Journal of Turbomachinery. 136 (9), (2014).
Mayo, I., Arts, T., Ahmed, E. H., Parres, B. Two-dimensional heat transfer distribution of a rotating ribbed channel at different Reynolds numbers. ASME Journal of Turbomachinery. 137 (3), (2015).
Chang, S. W., Yang, T. L., Liou, T. M., Fang, H. G. Heat transfer in rotating scale-roughened trapezoidal duct at high rotation numbers. Applied Thermal Engineering. 29 (8), 1682-1693 (2009).
Liou, T. M., Chang, S. W., Chen, J. S., Yang, T. L., Lan, Y. A. Influence of channel aspect ratio on heat transfer in rotating rectangular ducts with skewed ribs at high rotation numbers. International Journal of Heat Mass Transfer. 52 (23), 5309-5322 (2009).
Huh, M., Liu, Y. H., Han, J. C. Effect of rib height on heat transfer in a two pass rectangular channel (AR = 1:4) with a sharp entrance at high rotation numbers. International Journal of Heat Mass Transfer. 52 (19), 4635-4649 (2009).
Xu, G., Li, Y., Deng, H. Effect of rib spacing on heat transfer and friction in a rotating two-pass square channel with asymmetrical 90-deg rib turbulators. Applied Thermal Engineering. 80 (5), 386-395 (2015).
Tao, Z., Yang, M., Deng, H., Li, H., Tian, S. Heat transfer study in a rotating ribbed two-pass channel with engine-similar cross section at high rotation number. Applied Thermal Engineering. 106 (5), 681-696 (2016).
Li, Y., Deng, H., Tao, Z., Xu, G., Chen, Y. Heat transfer characteristics in a rotating trailing edge internal cooling channel with two coolant inlets. International Journal of Heat Mass Transfer. 105 (2), 220-229 (2017).
Deng, H., Chen, Y., Tao, Z., Li, Y., Qiu, L. Heat transfer in a two-inlet rotating rectangular channel with side-wall fluid extraction. International Journal of Heat and Mass Transfer. 105 (2), 525-534 (2017).
You, R., Li, H., Tao, Z., Wei, K. Heat transfer investigation in a smooth rotating channel with thermography liquid crystal. ASME Turbo Expo. GT2016-56413, Turbomachinery Technical Conference and Exposition: Heat Transfer. 5 (B), V05BT16A006 1~10 (2016).
Morris, W. D., Chang, S. W. An experimental study of heat transfer in a simulated turbine blade cooling passage. International Journal of Heat Mass Transfer. 40 (15), 3703-3716 (1997).
Chang, S. W., Liou, T. -M., Po, Y. Coriolis and rotating buoyancy effect on detailed heat transfer distributions in a two-pass square channel roughened by 45° ribs at high rotation numbers. International Journal of Heat Mass Transfer. 53 (7), 1349-1363 (2010).
Wang, W. J. Heat transfer in rotating twin-pass trapezoidal-sectioned passage with two opposite walls roughened by 45 degree ribs. , Department of Marine Engineering, National Kaohsiung Marine University. Msc thesis (2006).
Chang, S. W., Wu, P. -S., Chen, C. -S., Weng, C. -C., Jiang, Y. -R., Shih, S. -H. Thermal performance of radially rotating two-pass S-shaped zig-zag channel. International Journal of Heat and Mass Transfer. 115 (B), 1011-1031 (2017).
Chang, S. W., Lees, A. W., Liou, T. -M., Hong, G. F. Heat transfer of a radially rotating furrowed channel with two opposite skewed sinusoidal wavy walls. International Journal of Thermal Sciences. 49 (5), 769-785 (2010).
Chang, S. W., Liou, T. -M., Lee, T. -H. Heat transfer of a rotating rectangular channel with a diamond-shaped pin-fin array at high rotation numbers. Journal of Turbomachinery Transactions of the ASME. 135 (4), 041007 1~10 (2013).
Morris, W. D., Chang, S. W. Heat transfer in a radially rotating smooth-walled tube. The Aeronautical Journal. 102 (1015), 277-285 (1998).

Engineering

Ontkoppelingseiwit Coriolis kracht en roterende drijfvermogen effecten op Full-veld warmte overdracht van eigenschappen van een roterende kanaal

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgments

Materials

References

Tags

Cite this Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgments

Materials

References

Tags

Cite this Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.