Engineering

כוח קוריוליס uncoupling ואפקטים ציפה מסתובב על שדה מלא חום להעביר את המאפיינים של ערוץ מסתובב

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

כאן, אנו מציגים שיטה ניסיונית עבור decoupling כוח קוריוליס בתלות ואפקטים ציפה סיבוב על העברת חום מלא-שדה הפצות ערוץ מסתובב.

Abstract

שיטה ניסיונית עבור חקר המאפיינים העברת החום של ערוץ axially מסתובב מוצע. מפרמטרי הזרם השולטים המאפיינות את התופעות תחבורה בערוץ מסתובב מזוהים באמצעות ניתוח פרמטרית של המשוואות תנע ואנרגיה מתייחס מסגרת ייחוס מסתובבת. בהתבסס על משוואות הזרימה שהוא אלה, אסטרטגיית ניסיוני המקשרת את העיצוב של המודול מבחן, התוכנית הניסיונית, ניתוח הנתונים שניסח עם הניסיון לחשוף את כוח קוריוליס מבודד ואפקטים ציפה על חום העברת הופעות. ההשפעות של כוח קוריוליס וסיבוב ציפה מומחשים באמצעות התוצאות סלקטיבי נמדד מלהסתובב לערוצי גיאומטריות שונות. בעוד כוח קוריוליס, ציפה סיבוב השפעות לשתף מספר תכונות משותפות בין הערוצים השונים מסתובב, החתימות העברת חום מיוחדת נמצאים בשיתוף עם כיוון הזרימה, הצורה ערוץ, הסידור של חום העברת שיפור התקנים. בין התצורות זרימה של הערוצים מסתובב, השיטה הניסיונית הציג מאפשר ההתפתחות של מתאמים העברת חום עקבית פיזית כי היתר הערכת בתלות מבודדים -כוח קוריוליס, סיבוב-ציפה השפעות על החום להעביר מאפיינים של סיבוב ערוצים.

Introduction

ואילו חוקים תרמודינמי מכתיב את העוצמה ספציפי משופרת ואת הנצילות התרמית של מנוע טורבינת גז על ידי העלאת הטמפרטורה כניסה טורבינה, מספר רכיבי מנוע חם, כגון להבי טורבינות, נוטים נזק תרמי. קירור פנימיים להב הרוטור טורבינת גז היתרי כניסה טורבינה חום מעל לגבולות טמפרטורה של ההתנגדות השרץ של החומר להב. עם זאת, התצורות של תעלות קירור פנימיים חייב לציית לפרופיל להב. בפרט, הקירור מסתובב בתוך להב הרוטור. בתנאים הקשים האלה תרמית עבור להב הרוטור פועל טורבינת גז, ערכת קירור יעיל להב חיוני להבטיח השלמות של המבנה. לפיכך, מאפייני העברת חום מקומי עבור ערוץ מסתובב חשובים עבור השימוש יעיל של זרימת נוזל קירור מוגבלת זמין. הרכישה של חום שימושי העברת הנתונים הרלוונטיים העיצוב של המעברים קירור פנימיים-מנוע מציאותי התנאים ישנה חשיבות רבה כאשר שיטה ניסיונית מפותחת למדידת חום העברת מאפייני מדומה קירור פנימה להב הרוטור טורבינת גז.

סיבוב במהירות מעל 10,000 סל ד משנה במידה ניכרת את ביצועי קירור ערוץ מסתובבת פנימה להב הרוטור טורבינת גז. הזיהוי של מנוע התנאים עבור ערוץ כזה מסתובב מותר באמצעות החוק דמיון. עם סיבוב, הקבוצות שהוא לשלוט התופעות תחבורה בתוך ערוץ בצורה רדיאלית מסתובב יכול להתגלות על ידי שתנבע המשוואות זרימה יחסית מסגרת ייחוס מסתובבת. מוריס¹ יש לגזור את המשוואה שימור תנע של זרימה יחסית מסגרת ייחוס מסתובבת כמו:

Equation 1 (1)

משוואה (1), מהירות נוזלים מקומיים, v̄, עם וקטור המיקום, r̄, ביחס ייחוס מסתובבת במהירות זוויתית, ω, מושפע את האצת קוריוליס במונחים של 2 (ω×v̄), decoupled ציפה צנטריפטלי לכפות, β(T-T_ref) (ω×ω×r̄), מעבר הצבע מונע לחץ piezo-מטרי, Equation 16 , ואת צמיגות דינאמית נוזלים, ν. צפיפות הנוזל שאליו בוצעה הפניה, ρ_ref, נקרא מוגדרים מראש התייחסות נוזל טמפרטורה T_ref, האופייני הטמפרטורה צובר נוזלים המקומית לניסויים. אם ההמרה בלתי הפיך של אנרגיה מכנית לאנרגיה תרמית הוא זניח, המשוואה שימור אנרגיה מופחתת ל-:

Equation 2 (2)

המונח הראשון של המשוואה (2) מתקבל על ידי טיפול ה אנתלפיה ספציפי להיות קשורה ישירות נוזלים שהטמפרטורה, T, באמצעות החום ספציפי מתמדת, C_p. כמו ההפרעות של צפיפות נוזל הנגרם על ידי הווריאציות של טמפרטורת נוזל בערוץ מסתובב מחוממת מספק השפעה על התנועה של נוזלים בעת מקשר האצת צנטריפטלי במשוואה (1), מהירות נוזלים, שדות הטמפרטורה בערוץ axially מסתובב הם ביחד. גם, קוריוליס והאצות צנטריפטלי להשתנות בעת ובעונה אחת כמו מהירות סיבוב מכוונן. לכן, באופן טבעי יחד את השפעות כוח קוריוליס וסיבוב ציפה על השדות של מהירות נוזלים ואת הטמפרטורה.

משוואות (1), (2) בטפסים שהוא יחשוף מפרמטרי הזרם המפקחים על הסעת חום חום בערוץ מסתובב. עם זרם חום אחיד בעיקרון המוטלות על ערוץ מסתובב, הטמפרטורה המקומית נוזלים בצובר, T_b, מגדילה באופן ליניארי לכיוון streamwise, s, מרמת כניסת הפניה, T_ref. הטמפרטורה המקומית צובר נוזלים נקבע T_ref + τs, איפה τ המילוי ההדרגתי של הטמפרטורה נוזלים בצובר בכיוון של זרימה. החלפות של הפרמטרים שהוא הבאים של:

Equation 3 (3)

Equation 4 (4)

Equation 5 (5)

Equation 6 (6)

Equation 7 (7)

לתוך משוואות (1) ו- (2), שבו V_כלומר, N , d בהתאמה מסמלת את הזרימה אכזרי מהירות, מהירות סיבוב, קוטר הידראולי ערוץ, זרימה שהוא תנע ואנרגיה המשוואות נגזרים כמו משוואות (8) ו- (9) בהתאמה.

Equation 8 (8)

Equation 9 (9)

מסתבר η במשוואה (9) היא פונקציה של Re, Ro Bu = Ro²βτdR, אשר בהתאמה מכונים מספרי ריינולדס, סיבוב, ציפה. המספר Rossby מכמתת את היחס בין אינרציאלית כוחות קוריוליס הוא שווה ערך למספר הסיבוב הפוך במשוואה (8).

כאשר T_b מחושב T_ref + τs בערוץ מסתובב כפוף שטף חום אחיד, ניתן להעריך לחלופין הערך τ בתור Q_f/ (mC_pL) באיזה Q _f, m ו- L הם הכוח הולכת חום חימום, קירור המוניים קצב הזרימה ולתקשר אורך, בהתאמה. לפיכך, הטמפרטורה שהוא צובר נוזלים מקומי, η_bשווה ל- s/d והטמפרטורה שהוא ערוץ הקיר, η_w, התשואות [(T_w-T_b ) /Q_f] [mC_p] [L/d] +s/d. עם קצב ההעברה של הולכת חום חום הגדיר Q_f/ (T_w-T_b), ההבדל שהוא קיר-כדי-נוזל טמפרטורה, η_w-η_b, הוא להמרה למספר Nusselt המקומי באמצעות משוואה (10) ב אילו אפי היא הפונקציה שהוא צורה של חימום אזור ואזור המודולרית של ערוץ.

Equation 10 (10)

עם סט של גיאומטריות מראש ועל תנאי גבול hydrodynamic, תרמי, הקבוצות שהוא לשלוט על מספר Nusselt המקומי של ערוץ מסתובב מזוהים:

Equation 11 (11)

Equation 12 (12)

Equation 13 (13)

עם בדיקות ניסויית, ההתאמה של סיבוב מהירות, N, משתנות Ro להפיק את העברת החום נתונים עוצמות שונות של כוחות קוריוליס באופן בלתי נמנע משנה את האצת צנטריפטלי, וכך, הכוח היחסי של סיבוב ציפה. יתר על כן, ערכה של חום העברת נתונים שנאספו מתוך ערוץ מסתובב כפוף תמיד תואר סופיים של סיבוב אפקט ציפה. לחשוף את ההשפעות בודדים של כוח קוריוליס, ציפה על העברת חום הביצועים של ערוץ מסתובב דורש את uncoupling של ההשפעות Ro בועה , על מאפייני Nu על התהליך של עיבוד נתונים פוסט זה הוא כלול בשיטה ניסויית הנוכחי.

ניתן לציין את התנאים זרימה מנוע ומעבדה עבור ערוץ מסתובבת פנימה להב הרוטור טורבינת גז לפי הטווחים של Re, Ro Bu. התנאים מנוע טיפוסי עבור הקירור זורמת דרך להב הרוטור של טורבינת גז, כמו גם הבנייה ואת ההכרזה של המתקן מסתובב מבחן שמותר ניסויים כדי לבצע ליד התנאים מנוע בפועל דווח על ידי מוריס². איור 1 , בהתאם לתנאים מנוע מציאותי מסוכמים על-ידי מוריס², בונה התנאים ההפעלה מציאותי מבחינת טווחי Re, רו , Bu עבור ערוץ מערכת קירור מסתובבת בלהב הרוטור טורבינת גז. איור 1, הסימן של המצב הגרוע של המנגנון הוא המכונה את המנוע פועל מצב את מהירות הרוטור הגבוהה ביותר ואת היחס הצפיפות הגבוהה ביותר. איור 1, הגבול התחתון ואת מנוע הגרוע ביותר הפועלים תנאים בהתאמה להגיח במהירויות המנוע הגבוהים והנמוכים. . זה קשה מאוד למדוד את התפלגות Nu מלא-השדה של ערוץ מסתובב פועל במהירות מנוע אמיתי בין 5000 ו- 20,000 סל ד... עם זאת, בהתבסס על החוק דמיון, בדיקות מעבדה-סולם נערכו במהירות סיבוב מוקטנת אך עם מספר נסיונות כדי לספק כיסוי מלא של אמת-מנוע Re, רו , Bu הטווחים. בתור שיטה ניסיונית חדשנית, נאס א מארח תוכנית³^,⁴^,⁵^,⁶ אימצה את הבדיקות בלחץ גבוה בשביל להגדיל את צפיפות נוזל-מראש רי ב כדי להרחיב את טווח Ro על-ידי הפחתת המהירות נוזלים מרושע. בהקשר זה, הקשר ספציפי בין Re, Ro Bu עבור גז אידאלי עם קבוע הגזים, R_c, צמיגות, μ, קשורים כמו:

Equation 14 (14)

Equation 15 (15)

להכניס את תנאי מעבדה הנומינלי ההתכתבות עם מנוע תנאים ראה איור 1, סיבוב מהירות, N, מערכת קירור לחץ, P, ערוץ קוטר הידראולי, d, סיבוב ברדיוס R, ו- הפרש הטמפרטורה קיר-כדי-נוזל, T_w-T_b, צריך להיות מבוקר על התאמת טווחים Re, רו , אבל מציאותי. . בבירור, לאחת הגישות היעילות ביותר כדי להרחיב את טווח Ro היא להגדיל ערוץ קוטר הידראולי, כמו Ro הוא יחסי d². כמו הבדיקה העברת חום מעבדה מציאותי N הוא קשה מאוד, הלחץ נוזל קירור, P, הוא יותר מבחינה טכנית יגודל להארכת טווח Ro ; גם אם Ro הוא רק פרופורציונליים ל- P. על סמך הרקע התיאורטי הזה, פילוסופיית העיצוב של השיטה הניסיונית הנוכחית היא להגדיל Ro מאת מתאים לחץ את הערוץ מבחן מסתובב באמצעות הערוץ המרביים קוטר הידראולי מותר להכניס המתקן מסתובב. יש גדל הטווח Ro , טווח Bu בהתאם מורחב כמו Bu הוא יחסי רו². איור 1, התנאים מבחן מעבדה אימצה כדי ליצור את הנתונים העברת החום של סיבוב ערוצים הם גם כלולים³^,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. כמצוין באיור1, סיקור מנוע מציאותי תנאים על ידי חום זמינים העברת הנתונים הוא עדיין מוגבל, במיוחד עבור הטווח Bu הנדרש. פתח והסימנים בצבע מוצק מתואר באיור 1 הם הניסויים העברת חום מחודדות ותחום מלא, בהתאמה. כפי שנאספו באיור1, רוב החום להעביר נתונים עם יישומים לקירור טורבינת גז הרוטור להבים¹^,²^,³^,⁴^,⁵^, ⁶ ^, ⁷ ^, ⁸ ^, ⁹ ^, ¹⁰ ^, ¹¹ ^, ¹² ^, ¹³ ^, ¹⁴ ^, ¹⁵ ^, ¹⁶ ^, ¹⁷ ^, ¹⁸ ^, ²⁰ ^, ²¹ ^, ²² ^, ²³ ^, ²⁴ ^, ²⁵ ^, ²⁶ הן מדידות באמצעות השיטה צמד תרמי. ההשפעות הולכה קיר על מדידת הקיר מוליך חום שטף ולערער הטמפרטורות-נוזל-קיר ממשקים האיכות של חום העברת נתונים שהומרו מהמדידות צמד תרמי. כמו כן, את החום העברה מדידות¹^,²^,³^,⁴^,⁵^,⁶^,⁷^, ⁸^,⁹^,¹⁰^,¹¹^,¹²^,¹³^,¹⁴^,¹⁵ ^, ¹⁶ ^, ¹⁷ ^, ¹⁸ ^, ²⁰ ^, ²¹ ^, ²² ^, ²³ ^, ²⁴ ^, ²⁵ ^, ²⁶ בשיטת צמד תרמי אינו יכול לזהות את הווריאציות העברת חום דו-ממדית על-גבי משטח מסתובב. עם בהווה השיטה הניסיונית²⁹^,³⁰^,³¹^,³², הגילוי של הפצות מספר Nusselt מלא-השדה מעל החומה ערוץ מסתובב מותר. צמצום אפקט הולכה קיר באמצעות 0.1 מ מ עבה מפלדת foils במספרים ביו >> 1 כדי ליצור את הכוח חימום על ידי השיטה הניסיונית הנוכחית מתיר את מימדי חום בהולכה של חימום מסכל זרימת נוזל קירור. בפרט, רכישת שדה מלא חום העברת נתונים מעורבים תופעות בועה Ro , אינה מותרת באמצעות הטכניקה גביש נוזלי ארעי ושיטת צמד תרמי. עם הנוכחי גביש נוזלי מצב יציב הדמאה תרמית שיטת¹⁹, הטווח לזיהוי בטמפרטורה של 35-55 מעלות צלזיוס מנטרלת את הדור של חום העבר נתונים עם יחס צפיפות מציאותי.

באמצעות הפרמטרים זרימה המסדירים את הסעת חום חום בערוץ מסתובב כדי להדגים כי כיסוי מלא של תנאי מנוע מציאותי ראה באיור 1 לא עדיין לא הושג, אז צורך לרכוש חום מלא-השדה להעביר נתונים במהירות מנוע מציאותי בתנאי דחק ברציפות. השיטה הניסיונית הנוכחית מאפשרת את הדור של העברת החום מלא-שדה עם כוח קוריוליס וגם סיבוב-ציפה אפקטים זוהה. הפרוטוקולים מכוונים מסייע החוקרים לתכנן אסטרטגיית ניסיוני הרלוונטי למדידה העברת חום מלא-שדה מציאותי של ערוץ מסתובב. יחד עם שיטת ניתוח פרמטרית ייחודית השיטה הניסיונית הנוכחית, הדור של מתאם העברת חום להערכת בתלות מבודדים Ro בועה , ההשפעות על Nu מותר.

המאמר מדגים שיטה ניסויית שמטרתה הפקת הנתונים העברת חום דו-ממדית של ערוץ מסתובב עם זרימה תנאים דומים לתנאים מנוע טורבינת גז מציאותי אבל פועלים במהירויות סיבוב נמוך בהרבה ב מעבדות. השיטה שפותחה כדי לבחור את מהירות סיבוב, הקוטר ההידראולי של מבחן ערוץ על הטווח של הבדלי טמפרטורה קיר-כדי-נוזל לרכישת ותזוזת החום נתונים במהירות מנוע מציאותי תנאים מודגם במבוא. בדיקות הכיול אובדן חום בבדיקות הכיול עבור מערכת הדמאה תרמית אינפרא-אדום, ומוצגים הפעולה של המתקן מסתובב של מבחן העברת החום. גורמי אי הוודאויות משמעותי חום להעביר מדידות וההליכים decoupling קוריוליס-הכוח ואת ההשפעות ציפה על המאפיינים העברת החום של ערוץ מסתובב מתוארים במאמר עם סלקטיבי תוצאות כדי להדגים את השיטה הניסיונית הנוכחית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הערה: הפרטים של סיבוב מתקני בדיקה, חדרי קירור והקפאה, עיבוד נתונים, המודול מבחן העברת חום חיקוי של ערוץ קירור פנימיים להב הרוטור טורבינת גז נמצא שלנו הקודם עבודות²⁹^,³⁰^,³¹ ^,³².

1. הכנת מבחנים העברת חום

לנסח את התנאים ניסיוני Re, רו , Bu מן התנאים מבצע ממוקד של להב הרוטור טורבינת גז.
לקבוע את N, P, d, Rו- T_w - T_b לצורך רכישת Reשנבדקו, רו , Bu באמצעות משוואות (14) ו- (15).
מחדש מגדירים את מיקוד Re, Ro בועה , אם N, P, d, Rו- T_w - T_b חורג מהמגבלה של מתקנים ניסיוניים.
לעצב ולבנות את המודול מבחן העברת חום שקנה המידה שלה השתנה הדמיית ערוץ מעשי קירור פנימיים להב הרוטור טורבינת גז².

2. קביעת מקדם תרמי אמיסיביות עבור מערכת הדמאה תרמית אינפרא-אדום

התקן את צמד תרמי מכוילת על הצד האחורי של מסכל חימום מפלדת שנסרקו.
לרסס שכבה דקה של צבע שחור על מסכל חימום מפלדת סרק על ידי מצלמה אינפרא-אדום.
ליצור שדות זרימה סימטרית על שני צידי מסכל חימום מפלדת על-ידי הצבת תשובה מכשילה מפלדת אנכי דק בחלל עם תזרימי הולכת חום חינם על שני הצדדים של מסכל חימום אנכי.
להאכיל חימום חשמלי כוח באמצעות חימום מסכל ומדידת טמפרטורות בו-זמנית על-ידי מערכת הדמאה תרמית צמד תרמי ואינפרא מהתצוגה המחשב במצב יציב.
חזור על שלב 2.4 לפחות ארבע פעמים באמצעות גבוהות כוחות דוד שמש. ודא הטמפרטורות קיר המתאימים המעצמות חימום בשימוש על ידי שלבים 2.3 ו- 2.4 מכסים את הטווח T_w נקבע על ידי השלב 1.2.
לחשב את ערכי T_wשנסרקו על ידי מערכת הדמאה תרמית אינפרא אדום באמצעות מספר מקדמי אמיסיביות תרמית סלקטיבית עבור התוכנית ממירה את אותות אינפרא-אדום נתוני טמפרטורה.
להשוות את הנתונים T_w נמדדת את צמד תרמי מכוילת ועל מערכת הדמאה תרמית אינפרא אדום במיקום התואם צמד תרמי ספוט עם סטיות תקן הערכה.
בחר את המקדם התרמי אמיסיביות עם סטיית תקן מינימום נקבע על ידי השלב 2.7.
לקבוע את השגיאה דיוק מרבי עבור מערכת הדמאה תרמית אינפרא אדום באמצעות המקדם התרמי אמיסיביות נקבע על ידי השלב 2.8.

3. דינמי האיזון של סיבוב האסדה

להתקין את המודול מבחן של העברת חום, את מצלמת אינפרא-אדום, המסגרת עוטף ואביזרים כל המתקן מסתובב.
התאם את המשקל מקזז בהדרגה עד התנאי המצטבר של המתקן מסתובב מספק המגבלה הרטט למדידות תרמוגרפיים אינפרא-אדום להפגין את התמונה תרמי יציב על צג המחשב.

4. הערכה של מקדמים אובדן חום

למלא בערוץ מערכת קירור של המודול מבחן העברת חום עם חומר בידוד תרמי.
להתקין את המודול מבחן מלא על המתקן מסתובב הבדיקה על-ידי התאמת המודול מבחן על פלטפורמה מסתובבת וחיבור את אספקת החשמל המחמם, כל הכבלים פלייבק.
להפעיל את מערכת רכישת נתונים לסריקה הזמני T_w וריאציה על כוח חימום עד התנאי מצב יציב מתקיים. להבטיח כי הזמני T_w גרסאות במהלך סריקות רציפות מספר קיימים פחות מ +0.3 K בכל תנאי מצב יציב.
שיא הכוח מחמם, מצב יציב נתונים T_w , את טמפרטורת המתאימים, T_∞.
חזור על שלבים 4.3 ו- 4.4 לפחות חמש פעמים באמצעות כוחות חימום שונים במהירות סיבוב קבוע.
חזור על שלבים 4.2-4.4 לפחות חמש מהירויות סיבוב. ודא כי הטווח מבחן של מהירות סיבוב מכסה את כל ערכי N נקבע על ידי השלב 1.2.
חזור על שלבים 4.3-4.6 בכיוון סיבוב הפוך.
לבנות החלקות של חום שטף הפסד כנגד קיר-כדי-טמפרטורת הסביבה הבדל במהירות סיבוב בכל.
לתאם את מקדמי אובדן חום כמו הפונקציות של קיר-כדי-טמפרטורת הסביבה ההבדל, סיבוב כיוון הסיבוב ומהירות.
לשלב המתאם אובדן חום התוכנית תהליך פוסט נתונים עבור חשבונאות Nu .

5. הבסיס חום העברת מבחנים

לבצע בדיקות העברת החום פילוח ריינולדס מספרים במהירות סיבוב אפס (Ro = N = 0) מאכילים זורם נוזל קירור וכוחות חימום במודול הבדיקה. ודא שקצב זרימת מסה של מערכת קירור שסופקו מכוונן באופן קבוע על מנת לשלוט מספר ריינולדס על המטוס ערך הזרימה עם ערך מיקוד.
לתעד את כל raw הנתונים הרלוונטיים, כולל מצב יציב קיר טמפרטורות, טמפרטורת נוזל, חימום כוחות, זרימה לחצים ו אמביינט לחצים, טמפרטורות, לעיבוד הנתונים הבאים.
להעריך את ותושבי האזור בממוצע Nusselt המספרים (Nu₀) את החומות ערוץ סרוקים סטטי.

6. סיבוב בדיקות העברת חום

להתקין את תוכנית הניטור מאפשר לעקוב אחר התנאים בדיקת מיקוד Re , רו.
להאכיל את מערכת קירור נמדד קצב זרימת מסה, לחץ זרימת אוויר, סיבוב המהירות ואת טמפרטורת נוזל בכניסה ערוץ לתוכנית ניטור כדי לחשב את מיידית רי ו- Ro.
לתעד את כל raw הנתונים הרלוונטיים, כגון סיבוב מהירות, דוד חשמל, זרימת אוויר, לחצים הסביבה, כמו גם הטמפרטורות קיר ונוזלים לעיבוד נתונים עוקבות אחרי התנאי מצב יציב מוגדר מראש מתקיים.
חזור על שלבים 6.2, 6.3 לפחות ארבעה בסדר עולה או יורד כוחות דוד-סט קבוע Re ו- Ro. ודא מבחן רי ו- Ro הסתיו בתוך ±1 ההבדלים % מהערכים מיקוד על-ידי התאמת מהירות סיבוב או את קצב זרימת מסה של מערכת קירור או שניהם.
ודא כי הבדיקות העברת חום-כל קבוצה של קבוע רי ו- Ro עם חימום שונים כוחות מבוצעות באופן רציף כמו פיתוח תזרימי ציפה המושרה משויך "ההיסטוריה" של התפתחות זרימת.
חזור על שלבים 6.4 ו- 6.5 עם ארבעה או חמישה מיקוד מספרי ריינולדס (Re) במספר סיבוב קבוע (Ro). להבטיח שמהירות סיבוב מכוונן כראוי-כל בדיקה מחדש כדי לשלוט Re ו- Ro -ערכי מיקוד ±1% הבדלים.
חזור על שלב 6.6 באמצעות ארבעה או חמישה מיקוד סיבוב מספרים (Ro).
חזור על שלבים 6.2 ל 6.7 בכיוון סיבוב הפוך.
להעריך את ותושבי האזור בממוצע Nusselt המספרים (נו) מעל קירות ערוץ סרוקים מסתובב באמצעות תוכנית עיבוד נתונים פוסט.

7. ניתוח פרמטרית

לתאם בממוצע-אזור Nusselt המספרים (Nu₀) שנאספו מן התעלה סטטיות לתוך הפונקציות של מספר ריינולדס.
להעריך מלא-שדה מקומי נו/ יחסינו₀ -כל קבוע רי ו- Ro נבדק עם בממוצע באזור נו/נו₀ יחס מחושב.
לאמת את הישימות של בידוד Re השפעה על-ידי התוויית ותושבי האזור בממוצע נו/נו₀ יחסי שהושג עם שונה Re אך זהים Ro.
לחשוף את ההשפעות מבודד של סיבוב ציפה על מאפייני העברת החום של הערוץ מבחן מסתובב ידי בממוצע באזור נו/נו₀ יחסי שייאסף אותו רו עם שונה Re נגד יחס Bu או צפיפות (Δρ/ρ). להבטיח את הבחירה עדיפה של מסכה או Δρ/ρ לבנות סוג זה של העלילה להשגת המגמה נתונים עקבי עם מבנה פונקציונאלי פשוט חום העברה המתאם.
בצע אקסטרפולציה כל Nu/נו₀ נתוני המגמה שייאסף קבוע Ro אבל שונים מחדש לתוך התנאי המגביל של →0 או Δ Buρ/ρ→0.
לאסוף את כל משוערים של Nu/נו₀ תוצאות עם מסכה→0 או Δρ/ρ→0 אצל כל נבדק רו.
להתוות את משוערים נו/נו₀ תוצאות עם ציפה שנכחדה אינטראקציה נגד רו לחשוף את קוריוליס חשיפות כוח ההשפעה על המאפיינים העברת החום.
לתאם את תוצאות הבדיקה שנאספו על ידי שלבים 7.4 ו- 7.7 לתוך הפונקציות של בועה, רו .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

תנאי ההפעלה מציאותי זורם נוזל קירור פנימיים בתוך להב טורבינת גז מסתובבת Re, רו , Bu מושווים עם התנאים מעבדה מדומה באיור1. נקודות הנתונים ליפול בתנאים מנוע מציאותי באמצעות השיטה הניסיונית נוכח לסכם את הפרוטוקולים¹¹^,¹⁴^,¹⁷^,²⁰^,²¹. למרות הנתונים העברת חום מלא-שדה יותר מועיל מאשר הנתונים העברת חום המחודד נמדד מן הערוצים מסתובב, רוב הניסויים הקודם של העברת חום לאמץ שיטת צמד תרמי (איור 1). השיטה הדמאה תרמית אינפרא אדום נוכח מזהה את המידע העברת שדה מלא חום משטח מסתובב עם תזרימי ציפה-induced מפותחת. עם חינם או כפוי הולכת חום חיצוני זורם סטטית או סיבוב מבחן ערוץ, הפרוטוקולים הנוכחי כוללים את הדור של מתאמים אובדן חום לעיבוד נתונים פוסט (איור 2). בחלק העליון של איור 2, הבנייה של המודול מבחן העברת החום הוא הפגין גם. מקדמי correlative עבור כל השורות מצויד המוצגות על-ידי איור 2 ליפול בין 0.95-0.98. על רקע המתאם h_אובדןראיתי את העלילה של h_{התביעות}נגד N באיור2, קווי השגיאה מציינים טווח הנתונים נקבע במהירות סיבוב בכל.

איור 3 איור 4, איור 5 מתארים את התוצאות העברת חום סלקטיבי נמדד מערוץ סטטי שני מעברים S-עם אורכי הצלעות גליים, סיבוב שני מעברים S-ערוץ³¹ , חרוצה מסתובב³² pin-סנפיר ערוץ³³. אי הוודאויות המרבית המשוערת של המדידות Nu לערוץ סטטי גירוי S, מסתובבת S-ערוץ³¹, מקומטת ערוץ³² , pin-סנפיר ערוץ³³ הם 7.9%, 8.8%, 9.2% ו- 9.7%, בהתאמה. לחשוף את ההשפעה Re על המאפיינים העברת החום של ערוץ מערכת קירור, הנתונים העברת קו הבסיס שדה מלא חום זוהה מערוץ סטטי על ידי שיטת הדמאה תרמית אינפרא אדום בהווה כמו typified על ידי איור 3 חיוניים. בדיאגרמה המוצגת בחלק העליון של איור 3 מתאר גם את תצורת ערוץ של שני מעברים S-הערוץ עם אורכי הצלעות גליים. המקטע הערוץ הוא מרובע עם חצי עגול משרטוטי האורך גליים הצלעות על שני קירות מחוממת הנגדי של כניסת ולשקע הרגליים.

תחולתה של ההשפעה Re מבודד מתופעות Ro בועה , על העברת החום המקומי, כתמורה בממוצע מותרת על ידי הצגת הנתונים העברת חום מבחינת נו/נו₀ (איור 4). דפוסי והן רמות של נו/נו₀ באותו Ro עם דומה Bu נראה חלש פונקציות של רי (איור 4). התוצאות טיפוסי של הפרוטוקול עבור לחשוף את ההשפעות כוח קוריוליס מבודד על מאפייני העברת חום מודגמות באיור5. איור 5, וריאציות של Nu/נו₀ בכל אחד קבוע רו נגד Bu עבור שני ערוצים שונים מסתובב עם endwalls גלית³² ו יהלום בצורת פין-סנפירים³³ נוטים עקוב אחר מגמות בנתונים כמו ליניארי. לפיכך, אקסטרפולציה ליניארית כשבוחרים Bu→0 עבור מזוהה Nu/נו₀ רמות Bu = 0 ו- Ro> 0. אבל, בשל התצורות בערוץ אחר, Nu/ יחסינו₀ נמדד מן חרוצה מסתובב³² ערוצי ה-pin-סנפיר³³ כפי שהיא מתוארת באיור 5 הם ירד בהתאמה, מוגברת על ידי העלאת Bu. בהקשר זה, תיאור של Nu/ וריאציותNu₀ נגד יחס צפיפות (Δρ/ρ)³^,⁴^,⁵^,⁶^, ³⁴ לעיתים קרובות הוביל שאינו ליניארי נו/נו₀ וריאציות. לפיכך, אקסטרפולציה של כל NuNu₀ נתוני מגמה אצל קבוע Ro לכיוון גבול אסימפטוטית Δρ/ρ→0 עם השפעה מופחתת ציפה לאורך מגמה ליניארי לנתונים מושפעת לעיתים קרובות סוג של פונקציה correlative שנבחרו. ובכל זאת, הפרוצדורה extrapolating נתונים עבור התוצאות העברת חום זוהה מקירות נגרר והמובילה ערוצי מסתובב³² מדגימה את הישימות לפענח את השפעות כוח קוריוליס מבודד על העברת החום מאפייני עם ציפה שנכחדה אינטראקציה- Bu= 0 (איור 5).

אפס-ציפה כביכול נו/נו₀ יחסי רק נשלטים על ידי Ro כדי לשקף את ההשפעות מבודד כוח קוריוליס. צורת וריאציות העברת החום מן ההפניות סטטי-ערוץ מגולה על ידי שלבים 7.7 ו- 7.8 מאופיין איור 6. ההשפעה Ro מופרדים מן ההשפעה ציפה על ההופעות העברת החום של ערוץ מסתובב הוא מתואם כמו פונקציית Ro כדי להיות חלק נו/נו₀ קורלציה (איור 6). חיובי או שלילי ψ₂הערכים באיור 6 מציינים את שיפור או הפגיעה השפעות על הופעות העברת חום בגלל אינטראקציות ציפה. גודל ψ₂ גדול יותר, את גבוהה יותר מעלות של סיבוב ציפה ההשפעה מוטלות על המאפיינים העברת החום. הקווים מצויד המצוין איור 6 הן החלקות של הפונקציות correlative. מבנה פונקציונאלי מתאמים עבור אפס-ציפה Nu/נו₀ יחסי וערכים ψ₂ נקבעים בדרך כלל נימוסים בדרגות שונות של הנתונים מגמות הגיח איור 6 . כפי שצויין לעיל, בערוץ שונה גיאומטריות בין חרוצה³² ערוצי ה-pin-סנפיר³³ בהתאמה הובילו ואתאיזם ψ₂ ערכי איור6. אבל התכונה משותפת של מגניטודות מופחתת של ערכים ψ₂ הנגרמת על ידי הגדלת Ro הוא ציין עבור שני הסוגים של סיבוב ערוצים³²^,³³ איור 6. שיש בקורלציה ערכי ψ₂ לבין את Nu/ יחסינו₀ -אפס-ציפה תנאים לתוך הפונקציות Ro , החום העברה מתאמים, המתירים הערכת מבודד, בשילוב אפקטים בועה , רו ב- Nu/נו₀, נוצר עבור הערוץ מסתובב מסוים.

איור 1. מציאותי הפעלה מחדש, טווחי בועה , רו , את תנאי מעבדה לחיקוי עבור ערוץ מערכת קירור מסתובבת בלהב הרוטור טורבינת גז- תנאי בדיקה המבוצעת על ידי נאס א מארח תוכנית³^,⁴^,⁵^,⁶ נקובים של הבר סמל. הסמלים פתוח ומוצק מרמזים בהתאמה ש-bu Ro, Re לבדוק טווחי בשביל המדידות העברת חום מחודדות ותחום מלא. המספרים בסוגריים הם הפניות שממנו נלקחים הנתונים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 2- המקדמים אובדן חום אופייני (h_הפסד) שונים מסתובב במהירויות³⁰ הבסיסי טווין-מעבר roughened-צלעות מסתובב הערוץ כדוגמא המחשה. הדיאגרמה בחלק העליון מתאר את הפרטים מבני של המודול מבחן מסתובב. השיפוע של כל מגמה נתונים על ידי שטף אובדן חום נגד ההבדל קיר-כדי-טמפרטורת הסביבה המוצגת בחלק התחתון השמאלי חושף את מקדם איבוד חום במהירות סיבוב ספציפית. על-ידי התאמת מקדמי אובדן חום זוהה כל מהירות סיבוב נבדק, המתאם אובדן החום שנוצר מאופיין בחלקה הימני התחתון הוא שולב לתוכנית עיבוד נתונים עבור חשבונאות Nu . קווי השגיאה בחלקה התחתון נכון לציין הטווחים של h_אובדן³⁰. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 3. הפצה מקומית של מספר Nusselt חשמל סטטי טווין-פס S-ערוץ roughened על ידי הצלעות מתולתל- Re = 15,000 נמדדת בהווה השיטה הדמאה תרמית אינפרא-אדום. הדיאגרמה העליונה מתארת את endwall של התעלה גליים שני מעברים, את האורך של S-צלעות. כפי שמציין AA' מקטע התצוגה, זוג S האורך-צלעות הוא מסודרים בתוך השורה על שני endwalls הערוץ השני. חלוקת מספר Nusselt מעל endwall גלי שני מעברים כמוצג העלילה נמוכה יותר מפורט, הנתונים Nu לאורך שני אורכי S-הצלעות מתבטלים בשל ההשפעות הולכה קיר על חלוקות של השטף חום וטמפרטורה קיר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 4. דוגמאות הממחיש את הבידוד הפגיעה Re מ רו בועה , השפעה על חום מקומי ו בממוצע כתמורה להעביר מאפיינים של סיבוב ערוץ. החלק העליון מוצגים נתונים היסטוריים Nusselt מספר חלוקות בשעה קבועה רו של 0.15 עם שונים מחדש של 5000, 7500, ולהעביר 12,500 להאיר את ההשפעות של מספר ריינולדס על החום מאפייני endwall מסתובב. החלק התחתון מתואר המאפיינים העברת חום בממוצע באזור מעל הסיבוב מובילים ונגררים endwalls. מנורמל נו/נו₀ יחסי הדגש הווריאציות העברת החום של התרחישים לא מסתובב באמצעות סיבוב. הותאם באישור צ'אנג. ואח 2017³¹. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 5. דוגמאות הממחיש את האפקט Ro חשיפות מלפגוע Bu בחום להעביר מאפיינים של סיבוב ערוץ³²^,³³. כל Bu-מונע נו/נו₀ וריאציה לקבלו קבוע Ro , בקורלציה כפונקציה ליניארית של המבור כמצוין על-ידי קו ישר כל מגרש. מקדמי המתאם שורות אלה מצויד ליפול בין 0.96 0.98. אקסטרפולציה של Nu/נו₀ נתונים למגמה →0 Buלאורך כל קו מצויד חושף את נו/ יחסNu₀ -נבדק Ro. הגודל ואת השיפוע של כל Bu-מונע נו/נו₀ נתוני מגמה לחשוף הנימוסים של ציפה השפעה על הופעות העברת החום. מגניטודות מורדות לייצג את מעלות הפגיעה Bu - Nu/נו₀. המדרונות חיוביים ושליליים בהתאמה משקפים את ההשפעה ציפה שיפור, ופוגע על רמות העברת חום. המספרים בסוגריים הם הפניות שממנו נלקחים הנתונים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 6- Uncoupled Ro בועה , ההשפעות על הופעות העברת חום כתמורה בממוצע סיבוב גלי בערוץ³²^,³³. החלק העליון אוספת את התרחישים העברת חום שונים Ro אך עם ציפה נעלם אפקט- Bu = 0. כזה נו/נו₀ וריאציות הן אך ורק הנגרמת על ידי השונים כוחות קוריוליס אצל שונים Ro. החלק התחתון מציג את הווריאציות הפגיעה Bu נו/נו₀ שונה Ro. בצד השלילי ולהעביר חיובי ψ₂ ערכים לציין בהתאמה ופוגע ושיפור Bu משפיע על החום הופעות חרוצה³² ולערוצים pin-סנפיר³³ . הקווים המנוקדים באיור זה הן התוצאות מתאם עבור נו/נו₀ - Bu = 0. המספרים בסוגריים הם הפניות שממנו נלקחים הנתונים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

בעוד הטמפרטורות endwall של ערוץ מסתובב מזוהים על ידי מערכת הדמאה תרמית אינפרא-אדום, הטמפרטורות נוזלים נמדדים לפי ייעוד שונה. כמו השדה המגנטי חלופית של מנוע AC שמניע מעטה מסתובב המניע בפוטנציאל החשמלי להתערב המדידות צמד תרמי, מנוע DC חייב להיות מאומץ לנהוג מעטה מבחן מסתובב.

התפלגות טמפרטורה נוזל מעל המטוס ליציאה של ערוץ מחוממת אינה אחידה. לפחות חמישה צמדים תרמיים על המטוס קיים של ערוץ מסתובב מומלצים למדידת הטמפרטורות יציאת נוזלים מקומי. בפרט, אלה ייעוד שונה למדידת נוזלים הטמפרטורות מותקן במעבר זרימת כפופים צנטריפוגלי כוחות במהלך הבדיקות מסתובב. החוטים צמד תרמי בקלות כפופות לכיוון הקירות ערוץ חם. לפיכך, כבל מוגן צמד תרמי למדידת הטמפרטורה כניסה נוזל משמש. על המטוס ליציאה זרימה, רשת עם כמה חרוזים צמד תרמי weaved על רשת השינוי יכול להיות דחוקה בין היציאה אוגני ערוץ הבדיקה לגילוי הטמפרטורות יציאת נוזלים במיקומים מוגדרים מראש בתנאי מבחן מסתובב.

עם סיבוב ניכר המושרה אפקטים ציפה את מאפייני העברת זרימה והחום של ערוץ מסתובב, שיטת שנבחרה כדי לזהות שדה מלא חום העברת הנתונים צריכה לכלול הן את כוח קוריוליס והן את ציפה אפקטים. שימוש בשיטת גביש נוזלי ארעי למדידת חום מלא-שדה העברת הנתונים, שכבות גבול תרמי אינם עדיין מלא מפותחים כמו הווריאציות טמפרטורה ערוץ הטמפורלי-קיר חיוניים בשיטה זו לרכישת החום הולכת חום מקדמי העברה. כמו האצת צנטריפטלי יכול להגיע 10⁵x g בערוץ מערכת קירור של להב טורבינת גז מסתובבת, הנתונים העברת חום על ההשפעות של תזרימי ציפה מפותחת, אשר ניתן לגילוי על ידי השיטה הניסיונית הנוכחית, הן מעשית יותר עבור עיצוב פעילויות.

חשיפת הקיר ערוץ סרוקים חם מצלמת אינפרא-אדום כרוך בהכרח אובדן חום מן החום ג'אול שנוצר על ידי foils חימום. הפרוטוקולים עבור ניצוח בבדיקות הכיול אובדן חום הם קריטיים עבור הבטחת האיכות של חום העברת נתונים. יורש או חינם או כפוי הולכת חום חיצוני זורם עבור ערוץ מבחן סטטי או מסתובב, מקדמי העברה הולכת חום חום ישויך כמו פונקציית קיר-כדי-טמפרטורת הסביבה הבדל במהירות סיבוב קבוע (איור 2)-עדיף לעטוף כל סיבוב חום העברת מבחן המודול עם מגן לשחזור את "חינם-הכנת" כמו זורם חיצוניים במהלך הבדיקות מסתובב. אי הוודאויות ניסיוני המרבי של חום העברת נתונים מופחתים בדרך כלל כאשר האחוז של אובדן חום שטף של שטף החום המסופק מצטמצם. למרות זאת, הם מקדמי אובדן חום מעט מוגברת כפי N עולה אפילו עם מעטפת המגן מכסה מודול מבחן העברת חום כולו (איור 3). המתאם אובדן חום כלולה בתוכנית עיבוד נתונים פוסט כדי להעריך את ההתפלגות של השטף אובדן חום מקומי עבור כל ערכה של תוצאות הבדיקה של העברת החום. כפי האינרציה התרמית של המודול העברת חום מלא על ידי חומר הבידוד התרמי הוא גדל במידה ניכרת, משך הזמן הנדרש להשגת התנאי מצב יציב במהלך כל החום אובדן הבדיקה במידה ניכרת מורחב של מבחן העברת חום עם זרימת אוויר .

זה חיוני כדי לבדוק את הישימות של אפקט Re בידוד על מאפייני העברת חום מאלה המושרה על ידי סיבוב. כמו באפקט Re הופעות העברת חום תלוי תצורות ערוץ, זה לא ראוי לאמץ נוהג את מתאמים העברת החום שנוצר מתוך אחרים גיאומטריות ערוץ כמו ההפניות העברת חום סטטי-ערוץ. השיטה הניסיונית הנוכחית מבודד Re ההשפעה מתופעות Ro בועה , על ידי הצגת הנתונים העברת חום במונחים של Nu/נו₀, שבו Nu₀נתונים נמדדים עבור הערוץ מבחן סטטי. בעוד האפקט ציפה בערוץ סיבוב עם האצת צנטריפטלי בערך 10⁵x g הוא ניכר, האפקט ציפה מונחה הכבידה על הנכס העברת החום של ערוץ סטטי הוא בדרך כלל זניחה בטווח טיפוסי של יחס צפיפות נוזל בדק עבור ערוץ מבחן סטטי.

במהלך מבחן העברת חום לאחר האכלה דוד חשמל כדי ליצור מעברי הצבע החום הנדרשת להקלה על חום הסעת חום, מידה מסוימת של השפעה ציפה מונחה על-ידי השדה האצת צנטריפטלי המושרה בערוץ מסתובב הוא בלתי נמנע . כזה מצמידים Ro ואינם מסכה אפקטים עבור ערוץ מסתובב על התנאים מנוע מציאותי זניח בשל התאוצות צנטריפטלי גבוהה מאוד. לפיכך, כוח קוריוליס והן סיבוב ציפה רמה בו-זמנית שונו כאשר מהירות סיבוב מכוונן. שליטה בו זמנית של רו ו מחדש את הערכים מיקוד במהלך הניסוי מסתובב חיוני decoupling Ro , מסכה אפקטים על מאפייני העברת החום. קבוע רו ו- Re, הווריאציות העברת חום התואם הווריאציה של שטף חום, או רמת כושר ציפה, משקפים ההשפעה ציפה מסתובב על מאפיינים העברת חום שנבדקה Ro. נו/נו₀ נתונים שהומרו מערכת הנתונים שנוצר באופן זה לאפשר מימוש הצעדים 7.4-7.8 עבור זיהוי השפעת כוח קוריוליס וסיבוב buoyance אפקט בבידוד.

ההשפעה Bu על המאפיין העברת החום של ערוץ מסתובבת לעתים קרובות Ro תלויים למשל, איור 6 שבו הערכים ψ₂ הן מגוונות כשינויים Ro . היא לא מתאימה לבחור את מבנה מתמטי של המתאם העברת חום שמתייחסת של בועה , Ro כפרמטרים עצמאית בהתאמה.

על רקע Nu/נו₀ אקסטרפולציה לכיוון התנאי המגביל של מסכה→0, דמוי ליניארי Nu/ וריאציותNu₀ נגד הפרמטר הנבחר ציפה עדיפה על מנת להפחית אי הוודאות הנגרמת על ידי אקסטרפולציה הנתונים. בעניין זה, יחס צפיפות נוזל, Δρ/ρ או ציפה את המספר, מסכה, מומלץ כפרמטר ציפה בשביל לחשוף את אפס-ציפה נו/נו₀ רמת במהלך נתונים כאלה חיוץ תהליך.

בלחץ גבוה סיבוב בדיקות, העיוותים של חימום foils ואת הרכיבים המרכיבים אותה של ערוץ מסתובב עקב הרחבות תרמי-דפוסים שונים של התפלגות הטמפרטורה לעיתים קרובות לגרום לדליפת זרימת אוויר במהלך הבחינה מסתובב. זליגת זרימת אוויר קטנות כאלה קשה להיות מזוהה במהלך הבחינה מסתובב. לפיכך, עיבוד הנתונים הבאים מיידית מומלצת עבור רכישת הנתונים העברת החום של הערוץ מסתובב. מאת cross-examining העברת חום התוצאות המתקבלות מן הבדיקות מסתובב הקודם, היא שההשפעה של כל מגמה נתונים לא עקביים לדליפת זרימת אוויר אפשרי. בצעדים הבאים כדי לאתר ולמנוע ואז לדליפת זרימת אוויר נדרשים.

הראו שיטת הפקת הנתונים העברת החום של ערוץ מסתובב על התנאים מנוע מציאותי עם אפקט קוריוליס-כוח וסיבוב ציפה אפקט חשיפות. המגבלה העיקרית של השיטה הניסיונית הנוכחי עבור הרחבת טווחים מבחן של בועה , רו הוא הקיימות של אינפרא-אדום המצלמה המסתובבת עם הערוץ הבדיקה. באופן כללי, 10 גרם x הוא האצת צנטריפוגלי קיימא המרבי עבור מצלמת אינפרא-אדום. לגבי השיטה הקיימת גילוי שיעור העברת החום של ערוץ מסתובב, השימוש בנייר כסף דק חימום ניתן למזער את ההשפעות של קיר ערוץ הולכה על ההתפלגות של שטף חום הולכת חום מקומי, הגילוי של הטמפרטורות ב קיר-נוזל ממשקים. בנוסף, התפלגות העברת חום מלא-שדה דו-ממדית על-גבי משטח מסתובב על השפעת המצב היציב ציפה הן לזיהוי בטכניקה ניסיוני הנוכחי. עם ניתוח הנתונים שיטה שפותחה, השפעות כוח קוריוליס, סיבוב ציפה על הנכס העברת חום מלא-השדה של ערוץ מסתובב יכול להיות חשיפות. שיטה זו כבר הוחל למגוון רחב של סיבוב תצורות ערוץ. אנו מצפים כי האסטרטגיה ניסיוני הנוכחי יכול להוביל העברת החום עיצוב ידידותי מתאמים, ואשר ימשיך להרחיב כיסוי מלא של מנוע מציאותי תנאים כאשר מאפשרת קידום טכנולוגי מצלמת אינפרא-אדום שלו שימושים-התנאים עם ההאצות של סמנים צנטריפוגלי גבוה יותר.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

עבודות המחקר הנוכחי היה מבחינה כלכלית בחסות משרד המדע, הטכנולוגיה של טייוואן תחת המענק לבטחון לאומי 94-2611-E-022-001, לבטחון לאומי 95-2221-E-022-018, לבטחון לאומי 96-2221-E-022-015MY3 ו- 97-2221-E-022-013-MY3 לבטחון לאומי.

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

כוח קוריוליס uncoupling ואפקטים ציפה מסתובב על שדה מלא חום להעביר את המאפיינים של ערוץ מסתובב

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.