Abkoppeln Corioliskraft und rotierenden Auftrieb Auswirkungen auf Vollfeld Heat Transfer Eigenschaften eines rotierenden Kanals

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Summary

Hier präsentieren wir Ihnen eine experimentelle Methode zur Entkopplung von voneinander abhängigen Corioliskraft und rotierende auftriebseffekte auf Vollfeld Hitze-Transfer-Distributionen eines rotierenden Kanals.

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Chang, S. W., Cai, W. L., Shen, H. D., Yu, K. C. Uncoupling Coriolis Force and Rotating Buoyancy Effects on Full-Field Heat Transfer Properties of a Rotating Channel. J. Vis. Exp. (140), e57630, doi:10.3791/57630 (2018).

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Abstract

Eine experimentelle Methode zur Erkundung der Hitze Übertragungsverhalten eines Axial rotierenden Kanals wird vorgeschlagen. Die regierenden Strömungsparameter, die TRANSPORTPHÄNOMENE in einem rotierenden Kanal zu charakterisieren sind über die parametrische Analyse der Dynamik und Energie Gleichungen unter Bezugnahme auf einen rotierenden Bezugssystem gekennzeichnet. Basierend auf diese dimensionslose Fluss Gleichungen, eine experimentelle Strategie, die das Design des Moduls Test verbindet wird das experimentelle Programm und die Datenanalyse formuliert, bei dem Versuch zu zeigen, der isolierten Corioliskraft und auftriebseffekte bei Hitze Transfer-Leistungen. Die Auswirkungen der Coriolis Kraft und rotierenden Auftrieb sind anhand der selektiven Messergebnisse von rotierenden Kanäle mit unterschiedlichen Geometrien. Während die Coriolis Kraft und rotierenden Auftrieb Auswirkungen einige Gemeinsamkeiten zwischen den verschiedenen rotierenden Kanälen teilen, sind die einzigartige Wärme Übertragung Signaturen in Verbindung mit der Fließrichtung, die Kanalform und die Anordnung der Hitze gefunden. Erweiterung-Geräte zu übertragen. Unabhängig von der Strömung Konfigurationen der rotierenden Kanäle, die vorgestellte experimentellen Methode ermöglicht die Entwicklung von physisch konsistente Hitze Übertragung Korrelationen, die die Beurteilung der isoliert und voneinander abhängigen Corioliskraft erlauben und rotierende Auftrieb Auswirkungen auf die Wärme übertragen Eigenschaften rotierender Kanäle.

Introduction

Während thermodynamischen Gesetze diktieren die verbesserte spezifische Leistung und thermische Wirkungsgrad einer Gasturbine-Engine durch Erhöhung der Turbine Eintrag Temperatur, sind mehrere heißen Motorteilen wie Turbinenschaufeln, thermische Schädigung anfällig. Interne Kühlung eine Gasturbine Rotorblatt ermöglicht eine Turbine Eintrag Temperatur über die Temperaturgrenzen der Kriechfestigkeit von der Klinge Material. Allerdings müssen die Konfigurationen von den internen Kühlkanälen das Schaufelprofil entsprechen. Vor allem dreht sich das Kühlmittel in das Rotorblatt. Solche harten thermischen Bedingungen für eine laufende Gasturbine Rotorblatt ist eine effektive Klinge Kühlschema sehr wichtig, die Struktur Integrität zu gewährleisten. Daher sind die Nahwärme Transfer Eigenschaften für einen rotierenden Kanal wichtig für die effiziente Nutzung der begrenzten Kühlmittelfluss zur Verfügung. Der Erwerb von Nutzwärme Daten übertragen, die für das Design der innerer kühlschmierstoffzufuhr Passagen auf realistische Motorbedingungen sind ist von zentraler Bedeutung bei der Entwicklung eine experimentelle Methode zur Messung der Wärme-Transfer-Eigenschaften von einem simulierte Abkühlung Durchgang innerhalb einer Gasturbine Rotorblatt.

Drehung mit einer Geschwindigkeit über 10.000 u/min verändert deutlich die Kühlleistung eines rotierenden Kanals in einer Gasturbine Rotorblatt. Die Identifizierung von Motorbedingungen für einen rotierenden Kanal ist zulässig, mit dem Gesetz der Ähnlichkeit. Mit Rotation können die dimensionslosen Gruppen, die TRANSPORTPHÄNOMENE im Inneren einen Radial rotierenden Kanal steuern durch die Ableitung der Fluss Gleichungen relativ zu einem rotierenden Bezugssystem aufgedeckt werden. Morris1 hat den Impulssatz Erhaltung des Flusses relativ zu einem rotierenden Bezugssystem als abgeleitet:

Equation 1(1)

In Gleichung (1), die lokale fluidgeschwindigkeit, , mit der Position Vektor, , bezogen auf einen Bezugsrahmen mit der Winkelgeschwindigkeit ωrotierende wird beeinflusst durch die Coriolis Beschleunigung in Bezug auf 2 (ω×), die entkoppelte zentripetale Auftriebskraft, β(T-TRef) (ω×ω×), der angetriebenen Piezo-Metrik Druckgradient, Equation 16 , und die Flüssigkeit dynamische Viskosität ν. Die referenzierte flüssige Dichte ρRef, nennt man eine vordefinierte Fluid Referenztemperatur TRef, was ist typisch für die lokalen flüssigen Massentemperatur für Experimente. Wenn die irreversible Umwandlung mechanischer Energie in thermische Energie vernachlässigt werden kann, sinkt die Energie-Erhaltung-Gleichung auf:

Equation 2(2)

Der erste Term der Gleichung (2) ergibt sich durch die Behandlung der spezifischen Enthalpie direkt auf die lokalen fluidtemperatur, T, über die Konstante spezifische Wärme Cpbezogen werden. Da die Störung verursacht durch Variation der Temperatur der Flüssigkeit in einem beheizten rotierenden Kanal flüssigkeitsdichte erheblichen Einfluss auf die Bewegung der Flüssigkeiten, bietet wenn es mit der zentripetalen Beschleunigung in Gleichung (1), der fluidgeschwindigkeit links und Temperaturfelder in einem Axial rotierenden Kanal gekoppelt sind. Auch variieren die Coriolis und zentripetale Beschleunigungen gleichzeitig wie die drehende Geschwindigkeit angepasst wird. So sind die Auswirkungen der Coriolis Kraft und Auftrieb auf den Feldern der fluidgeschwindigkeit und Temperatur drehen natürlich gekoppelt.

Gleichungen (1) und (2) in die dimensionslose Form offenbaren die Strömungsparameter, die für die Wärmekonvektion in einem rotierenden Kanal gelten. Mit einem im wesentlichen einheitlichen Wärmestrom auferlegt einen rotierenden Kanal, lokale flüssigen Massentemperatur, Tb, steigt linear in die streamwise Richtung s, von der Referenzpegel Einlass, TRef. Die lokalen flüssigen Massentemperatur richtet sich als TRef + τs, wo τ der Gradient der flüssigen Massentemperatur in Strömungsrichtung ist. Auswechslungen der folgenden dimensionslose Parameter:

Equation 3(3)

Equation 4(4)

Equation 5(5)

Equation 6(6)

Equation 7(7)

in den Gleichungen (1) und (2) wo Vbedeuten, N und d bzw. für die mittlere Strömung durch Geschwindigkeit, rotierende Geschwindigkeit und hydraulische Kanaldurchmessers stehen, stammen die dimensionslose Fluss Impuls und Energie Gleichungen als Gleichungen (8) und (9) bzw..

Equation 8(8)

Equation 9(9)

Offenbar, η in Gleichung (9) ist eine Funktion des Re, Round Bu = Ro2βτdR, die jeweils als Reynolds, Rotation und Auftrieb Zahlen bezeichnet werden. Die Rossby-Zahl, die das Verhältnis zwischen inertial quantifiziert und Coriolis Kräfte entspricht die inverse Drehzahl in Gleichung (8).

Wenn Tb TRef + τs in einem rotierenden Kanal unterliegen einem einheitlichen Wärmestrom berechnet wird, der τ -Wert bewertet werden kann alternativ als Qf/ (mCpL) in die Q f, m und L sind die konvektive Heizleistung, Kühlmittel Durchflussmenge Masse und Länge, bzw. Kanal. Somit entspricht die dimensionslose lokalen flüssigen Massentemperatur, ηb, s/d und die dimensionslose Temperatur im kanalwandung, ηw, ergibt [(Tw-Tb ) /Qf] [mCp] [L/d] +s/d. Mit der Konvektionswärme Übertragungsrate definiert als Qf/ (T-w-T-b), ist die dimensionslose Wand-zu-Fluid Temperaturdifferenz, ηw-ηb, die lokale Nusselt-Zahl über Gleichung (10) in welchen ζ umbaubar ist die dimensionslose Form Funktion der Heizung Bereich und Kanal Querschnittsfläche.

Equation 10(10)

Mit einer Reihe von vordefinierten Geometrien und die hydrodynamischen und thermischen Randbedingungen sind die dimensionslosen Gruppen steuern die lokale Nusselt-Zahl eines rotierenden Kanals als identifiziert:

Equation 11(11)

Equation 12(12)

Equation 13(13)

Mit experimentellen Untersuchungen, die Einstellung der Drehgeschwindigkeit, N, ändert sich für unterschiedliche Ro um die Wärmeübertragung zu generieren Daten auf unterschiedliche Stärken der Coriolis Kräfte unweigerlich die zentripetale Beschleunigung, und somit die relative Stärke der rotierende Auftrieb. Darüber hinaus eine Reihe von Wärme übertragen Daten von einem rotierenden Kanal gesammelt unterliegt immer einem endlichen Grad rotierender natürliche Konvektion. Zur Offenlegung der Einzelwirkungen der Coriolis Kraft und Auftrieb auf die Wärmeübertragung Leistung eines rotierenden Kanals erfordert die Abkopplung der Ro und Bu Auswirkungen auf Nu Eigenschaften durch das Post-Datenverarbeitung-Verfahren, die ist in dem vorliegenden experimentellen Verfahren inklusive.

Motor und Labor Strömungsverhältnisse für einen rotierenden Kanal innerhalb einer Gasturbine Rotorblatt können durch die Bereiche des Re, Ro und Buangegeben werden. Die motortypischen Bedingungen für das Kühlmittel durchfließen eine Gasturbine Rotorblatt, sowie den Bau und Inbetriebnahme der rotierenden Prüfeinrichtung, die Experimente in der Nähe der tatsächlichen Motorbedingungen durchgeführt werden dürfen, wurde von Morris2 berichtet . Basierend auf der realistischen Motorbedingungen zusammengefasst von Morris2, konstruiert Abbildung 1 die realistischen Betriebsbedingungen in Bezug auf Re, Ro und Bu reicht für einen rotierenden Kühlmittel-Kanal in einer Gasturbine Rotorblatt. In Abbildung 1wird die Angabe der schlimmsten Zustand des Motors laufendem Zustand am höchsten Rotordrehzahl und die höchste Dichte-Verhältnis genannt. In Abbildung 1entstehen die Untergrenze und schlimmsten Motor Betriebsbedingungen bzw. bei der niedrigsten und höchsten Drehzahlen. Es ist äußerst schwierig, die flächenhafte Nu Verteilung eines rotierenden Kanals läuft bei einer echten Motordrehzahl zwischen 5000 und 20.000 u/min messen. Jedoch wurden basierend auf dem Gesetz der Ähnlichkeit, Labormaßstab Tests bei reduzierten rotierenden Geschwindigkeiten aber mit mehrere Versuche, um eine vollständige Abdeckung der Real-Motor Re, Ro und Bu bieten durchgeführt. Als eine innovative, experimentelle Methode angenommen die NASA HOST Programm3,4,5,6 die Hochdruck-Tests zur Steigerung der flüssigen Dichte bei den vordefinierten Re in um zu den Ro durch eine Verringerung der mittleren fluidgeschwindigkeit erweitern. In diesem Zusammenhang beziehen sich die besonderen Beziehungen zwischen Re, Ro und Bu für ein ideales Gas mit Gaskonstante, Rcund Viskosität, μ, als:

Equation 14(14)

Equation 15(15)

Laborbedingungen Motorbedingungen in Abbildung 1, die drehende Geschwindigkeit, N, Kühlmittel Druck P, hydraulische Kanaldurchmessers, d, drehen Radius, R, gesehen in der nominalen Korrespondenz mitbringen und Wand-zu-Fluid Temperaturdifferenz, Tw-T-b, für den Abgleich der realistischen Re, Ro und Bu reicht kontrolliert werden müssen. Natürlich ist einer der effektivsten Ansätze zur Reichweitenverlängerung Ro Kanal hydraulischen Durchmesser erhöhen wie Ro proportional zur d2 ist. Wie Wärme Übertragung Labortest bei realistischen N äußerst schwierig ist, ist der Kühlmitteldruck, P, technisch einfacher für Ro Erweiterung erhöht werden; auch wenn Ro nur proportional zur P. Basierend auf diesem theoretischen Hintergrund, ist die Design-Philosophie der vorliegenden experimentellen Methode Ro erhöhen durch Druckbeaufschlagung der rotierenden Test-Kanal mit der maximale hydraulische Kanaldurchmessers durfte in den rotierenden Rig passen. Die Ro -Reichweite erhöht haben, ist das Spektrum der Bu entsprechend erweitert, wie Bu Ro2proportional ist. In Abbildung 1sind die Labor Testbedingungen angenommen, um die Wärme übertragen Daten von rotierenden Kanäle erzeugen ebenfalls inklusive3,4,5,6,7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29. wie in Abbildung 1angegeben, die Berichterstattung über realistische Motorbedingungen durch die verfügbare Wärme übertragen Daten ist noch begrenzt, vor allem für den gewünschten Bu -Bereich. Das Öffnen und die farbigen solide Symbole, die in Abbildung 1 dargestellt sind die Spitzen und Vollfeld Hitze Transfer Experimente, beziehungsweise. Wie in Abbildung 1gesammelt, übertragen Großteil der Wärme Daten mit Kühlanwendungen, Gas Turbine Rotor Blades1,2,3,4,5, 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 sind Messungen unter Verwendung der Thermoelement-Methode. Die wandeffekte Wärmeleitung auf der Messung der Wand leitfähige Erhitzen Flux und die Temperaturen in der Flüssigkeit-Wand Schnittstellen untergraben die Qualität von Wärme übertragen Daten aus den Messungen Thermoelement umgewandelt. Auch die Hitze Übertragung Messungen1,2,3,4,5,6,7, 8,9,10,11,12,13,14,15 , 16 , 17 , 18 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 mit der Thermoelement-Methode kann nicht die zweidimensionale Wärme Übertragung Variationen über eine rotierende Oberfläche erkennen. Mit dem vorliegenden experimentellen Methode29,30,31,32ist die Erkennung von Vollfeld Nusselt Zahl Verteilungen über die rotierenden kanalwandung zulässig. Die Minimierung der Wand Wärmeleitung Effekt mit 0,1 mm dicke Edelstahl-Folien mit Biot Zahlen >> 1 die Heizleistung durch die vorliegenden experimentellen Methode generieren erlaubt die eindimensionale Wärmeleitung von der Heizfolie auf den Kühlmittelfluss. Insbesondere ist der Erwerb von Vollfeld Wärme Übertragungsdaten mit Ro und Bu -Effekte nicht zulässige Verwendung der transienten Flüssigkristall-Technik und Thermoelement-Methode. Mit der aktuellen stationären Flüssigkristall-Thermografie Methode19deaktiviert der nachweisbaren Temperaturbereich von 35-55 ° C die Erzeugung von Wärme übertragen Daten mit realistischen Dichteverhältnisse.

Mit der EZB die Wärmekonvektion in einem rotierenden Kanal Strömungsparameter nachweisen können, dass die volle Deckung der realistischen Motorbedingungen in Abbildung 1 zu sehen ist noch nicht erreicht, so die Notwendigkeit für den Erwerb der vollflächige Wärme übertragen Daten an realistische Motorbedingungen hat ständig aufgefordert. Die vorliegende experimentelle Methode ermöglicht die Erzeugung der vollflächige Wärmeübertragung mit Coriolis Kraft und drehen-auftriebseffekte erkannt. Die Protokolle sind unterstützen die Ermittler eine experimentelle Strategie relevant für die realistische Vollfeld Wärme Übertragung Messung eines rotierenden Kanals entwickeln soll. Zusammen mit der Methode der Parametrische Analyse, die für die vorliegende experimentelle Methode eindeutig ist, ist die Erzeugung von Hitze-Transfer-Korrelation für Beurteilung isoliert und voneinander abhängigen Ro und Bu auf Nu gestattet.

Der Artikel zeigt eine experimentelle Methode zur Generierung von zweidimensionalen Wärme übertragen Daten von einem rotierenden Kanal mit Strömungsverhältnisse, die ähnlich wie die realistische Gasturbine Motorbedingungen aber mit wesentlich geringeren rotierenden Geschwindigkeiten in Betrieb die Dolby Laboratories. Die Methode entwickelt, um wählen die drehende Geschwindigkeit, der hydraulische Durchmesser der Testkanal und die Auswahl an Wand-zu-Fluid Temperaturunterschiede für den Erwerb der Wärmeübertragung, die Daten auf realistische Motorbedingungen in der Einleitung dargestellt ist. Die Kalibrierungstests für die Infrarot-Thermografie-System testet die Wärme-Verlust-Kalibrierung und der Betrieb von der rotierenden Hitze-Transfer-Prüfstand werden angezeigt. Faktoren, die zu erheblichen Unsicherheiten für Wärme zu übertragen, Messungen und die Verfahren zur Entkopplung der Corioliskraft und Auftrieb Auswirkungen auf die Hitze-Transfer-Eigenschaften eines rotierenden Kanals sind beschrieben in dem Artikel mit der selektiven Ergebnisse die vorliegende experimentelle Methode zu demonstrieren.

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Protocol

Hinweis: Die Details der rotierenden Prüfeinrichtungen, Datenerfassung, Datenverarbeitung und die Hitze Test Transfermodul emuliert eine interne Kühlkanals eine Gasturbine Rotorblatt sind in unserer bisherigen Arbeiten29,30,31 ,32.

1. Vorbereitung des Heat-Transfer-Tests

  1. Die experimentellen Bedingungen in Bezug auf Re, Ro und Bu aus der gezielten Betriebsbedingungen eine Gasturbine Rotorblatt zu formulieren.
  2. Bestimmen Sie die N, P, d, Rund Tw - T-b für den Erwerb der getesteten Re, Ro und Bu mit Gleichungen (14) und (15) benötigt.
  3. Neu definieren Sie targeting Re, Ro und Bu , wenn N, P, d, Rund Tw - Tb überschreitet den Grenzwert von den Versuchsanlagen.
  4. Entwerfen Sie und bauen Sie das skalierte Hitze Test Transfermodul emuliert einen praktischen innerer kühlschmierstoffzufuhr Kanal in ein Gas Turbine Rotor Blade2.

2. Bestimmung der thermischen Emissionsgrad Koeffizient für die Infrarot-Thermografie-System

  1. Installieren Sie das kalibrierte Thermoelement auf der Rückseite der gescannten Edelstahl-Heizfolie.
  2. Sprühen Sie eine dünne Schicht von schwarzer Farbe auf den Edelstahl-Heizfolie gescannt von der Infrarot-Kamera.
  3. Erstellen Sie symmetrische Strömungsfelder auf beiden Seiten des Edelstahl-Heizfolie, indem man eine dünne vertikale Edelstahl-Folie in einem Raum mit der freien konvektive fließt über die beiden Seiten der vertikalen Heizfolie.
  4. Ernähren Sie elektrische Heizleistung durch die Heizfolie zu und Messen Sie Temperaturen gleichzeitig Thermoelement und Infrarot-Thermografie-System aus dem Computerdisplay im Steady-State.
  5. Wiederholen Sie Schritt 2.4 mindestens viermal mit erhöhten Heizung Befugnisse. Sicherstellen Sie, dass die Wandtemperaturen entspricht die Heizung Mächte verwendet schrittweise 2.3 und 2.4 festgelegten Schritt 1.2 Tw -Spektrum abdecken.
  6. Berechnen Sie die Tw-Werte von der Infrarot-Thermografie-System mit einer Reihe von selektiven thermischen Emissionsgrad Koeffizienten für das Programm, das Temperaturdaten die Infrarot-Signale umwandelt gescannt.
  7. Vergleichen Sie die T-w -Daten gemessen an den kalibrierten Thermoelement und die Infrarot-Thermografie-System an der Position entsprechend dem Thermoelement vor Ort mit den Standardabweichungen ausgewertet.
  8. Wählen Sie thermische Emissionsgrad Koeffizienten mit der minimalen Standardabweichung durch Schritt 2.7 bestimmt.
  9. Bestimmen Sie die maximale Präzision-Fehler für die Infrarot-Thermografie-System mit thermischer Emissionsgrad Koeffizienten bestimmt durch Schritt 2,8.

3. dynamische Balance von rotierenden Rig

  1. Installieren Sie die Hitze Transfermodul Test, Infrarot-Kamera, der umhüllenden Rahmen und Zubehör auf dem rotierenden Prüfstand.
  2. Einstellen Sie die ausgleichende Prozentwerte allmählich, bis der Betriebszustand des rotierenden Rig die Schwingungs Beschränkung für die Infrarot-Thermografie Messungen erfüllt, die stabile Wärmebild auf dem Computerdisplay auszustellen.

4. Bewertung der Hitze Verlust Koeffizienten

  1. Füllen Sie den Kühlmittel-Kanal des Moduls Heat Transfer Test mit wärmeisolationsmaterial.
  2. Installieren Sie das gefüllte Testmodul auf dem rotierenden Prüfstand Testmodul auf die sich drehende Plattform und die Stromversorgung der Heizung und die instrumentale Kabel verbinden.
  3. Aktivieren Sie das Datenerfassungssystem um das zeitliche zu scannen Tw Variante bei einer Heizleistung bis die Steady-State-Bedingung erfüllt ist. Sicherstellen, dass die zeitliche Tw Variationen bei mehreren aufeinander folgenden Scans sind weniger als +0,3 K bei jeder eingeschwungenen Zustand.
  4. Notieren Sie die Heizleistung, stationäre Tw Daten und die entsprechenden Umgebungstemperatur T.
  5. Wiederholen Sie Schritte 4.3 und 4.4 mindestens fünfmal mit verschiedenen Heizung Befugnisse auf eine feste Drehgeschwindigkeit.
  6. Wiederholen Sie die Schritte 4.2-4.4 mit mindestens fünf rotierende Geschwindigkeiten. Stellen Sie sicher, dass der Test die drehende Geschwindigkeit alle N -Werte, die durch Schritt 1.2 bestimmt umfasst.
  7. Wiederholen Sie die Schritte 4,3-4,6 mit umgekehrter Drehrichtung.
  8. Die Grundstücke des Wärmestroms Verlust gegen die Wand-ambient Temperatur-Unterschied bei jeder Drehgeschwindigkeit zu konstruieren.
  9. Korrelieren Sie die Wärme-Verlust-Koeffizienten als die Funktionen des Wand-ambient Temperatur-Unterschied, Geschwindigkeit und Drehrichtung drehen.
  10. Integrieren Sie die Wärme-Verlust-Korrelation in der Post-Daten-Prozess-Programm Nu Rechnungswesen.

(5) Heat Transfer Basistests

  1. Führen Wärme Übertragung Tests auf das targeting Reynolds bei Drehzahl NULL rotierenden Zahlen (Ro = N = 0) durch Verfütterung von Kühlmittel fließt und Heizung Befugnisse an die Testmodul. Sicherstellen Sie, dass die mitgelieferten Kühlmittel Massenstrom ständig angepasst wird, um die Reynolds-Zahl bei der Strömung Eintrag Ebene bei der Ausrichtung Wert steuern.
  2. Notieren Sie alle relevanten Rohdaten, einschließlich der Steady-State Wandtemperaturen, flüssigkeitstemperaturen, Heizung Befugnisse, Durchfluss Druck und ambient Drücke und Temperaturen für die Weiterverarbeitung der Daten.
  3. Bewerten Sie die lokalen und Bereich im Durchschnitt Nusselt Zahlen (Nu0) über die gescannten statische Kanalwände.

6. Drehen Hitze-Transfer-Tests

  1. Installieren Sie das Online-monitoring-Programm zur Überwachung der Testbedingungen bei targeting Re und Ro.
  2. Füttern Sie die gemessenen Kühlmittel Massenstrom, Luftstrom Druck, Geschwindigkeit und Temperatur der Flüssigkeit am Kanaleingang in das monitoring-Programm zur Berechnung der instant Re und Rodrehen.
  3. Notieren Sie alle relevanten Rohdaten wie rotierende Geschwindigkeit, Heizleistung, Luftstrom und ambient Druck sowie die Wand- und Flüssigkeit Temperaturen zur Weiterverarbeitung der Daten, nachdem die vordefinierten stationären Bedingung erfüllt ist.
  4. Wiederholen Sie die Schritte 6.2 und 6.3 mit mindestens vier aufsteigend oder absteigend Heizung Befugnisse auf eine Reihe von festen Re und Ro. Sicherstellen Sie, dass der Test Re und Ro fallen innerhalb von ±1 % Abweichungen der targeting-Werte durch die Einstellung der Drehgeschwindigkeit des Massenstroms Kühlmittel oder beides.
  5. Sicherstellen Sie, dass die Hitze Übertragung Tests auf jeden Satz von festen Re und Ro mit verschiedenen Heizung Kräfte kontinuierlich durchgeführt werden, da die Entwicklung der Auftrieb induzierte Ströme mit der "Geschichte" der Fluss Entwicklung verbunden ist.
  6. Wiederholen Sie die Schritte 6.4 und 6.5 mit vier oder fünf targeting Reynoldszahlen (Re) auf eine feste Drehzahl (Ro). Stellen Sie sicher, dass die drehende Geschwindigkeit bei jedem Test Re Re und Ro bei der targeting-Werte innerhalb von ±1 % Unterschiede steuern entsprechend eingestellt ist.
  7. Wiederholen Sie Schritt 6.6 mit vier oder fünf targeting Drehung Zahlen (Ro).
  8. Wiederholen Sie die Schritte 6.2 bis 6.7 mit umgekehrter Drehrichtung.
  9. Bewerten Sie die lokalen und Bereich im Durchschnitt Nusselt Zahl (Nu) über die gescannten rotierenden Kanalwände mit einem Post-Datenverarbeitung-Programm.

(7) Parametrische Analyse

  1. Der Bereich im Durchschnitt Nusselt Zahlen (Nu-0) in die Funktionen der Reynolds-Zahl von den statischen Kanal gesammelt zu korrelieren.
  2. Bewerten der Vollfeld lokale Nu/Nu0 Verhältnisse bei jeder festen Re und Ro getestet mit dem Bereich gemittelt Nu/Nu0 Kennzahlen berechnet.
  3. Überprüfen Sie die Anwendbarkeit der Isolation Re Wirkung durch Auftragen der lokalen und Bereich gemittelt Nu/Nu0 Verhältnisse zu erhalten, mit verschiedenen Re aber identische Ro.
  4. Offenlegen der isolierten Auswirkungen von rotierenden Auftrieb auf Hitze Übertragung Eigenschaften des rotierenden Testkanal durch Auftragen der Bereich gemittelt Nu/Nu0 -Verhältnisse an der gleichen Ro mit verschiedenen Re gesammelt gegen Bu oder Dichte-Verhältnis (Δρ/ρ). Sicherstellen die bevorzugte Auswahl der Bu oder Δρ/ρ , diese Art der Handlung für den Erhalt des konsistenten Daten Trends mit einer einfachen funktionalen Struktur für Wärme zu konstruieren transfer Korrelation.
  5. Extrapolieren jedes Nu/Nu0 Daten Trend gesammelt an einem festen Ro aber verschiedene Re in die einschränkende Bedingung der Bu→0 oder Δρ/ρ→0.
  6. Sammeln Sie alle hochgerechneten Nu/Nu0 Ergebnisse mit Bu→0 oder Δρ/ρ→0 bei allen getesteten Ro.
  7. Plot der hochgerechneten Nu/Nu0 Ergebnisse mit verschwundenen Auftrieb Interaktion gegen Ro abgekoppelt Coriolis Stillschweigen Krafteinwirkungen auf die Hitze-Transfer-Eigenschaften.
  8. Korrelieren Sie die Testergebnisse gesammelt durch Schritte 7.4 und 7.7 in die Funktionen der Ro und Bu.

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Representative Results

Realistische Betriebsbedingungen für die interne Kühlmittel fließt innerhalb einer rotierenden Gasturbinenschaufel in Bezug auf Re, Ro und Bu sind gegenüber der emulierten Laborbedingungen in Abbildung 1. Die Datenpunkte fallen in die realistische Motorbedingungen mit der vorliegenden experimentellen Methode zusammengefasst in die Protokolle11,14,17,20,21. Zwar die Überweisungsdaten Vollfeld Hitze viel nützlicher als die Spitzen Wärme übertragen Messdaten aus den rotierenden Kanälen, übernehmen die meisten früheren Heat Transfer Experimente Thermoelement-Methode (Abbildung 1). Das vorliegende Infrarot-Thermografie-Verfahren erkennt die vollflächige Wärme Übertragung Informationen aus einer rotierenden Oberfläche mit der Auftrieb induzierte Ströme voll entwickelt. Die freie oder erzwungene konvektive externe fließt für einen statischen oder rotierenden Testkanal enthalten die vorliegenden Protokolle die Erzeugung von Wärme Verlust Korrelationen für Post-Daten-Verarbeitung (Abbildung 2). Oben in der Abbildung 2ist der Bau des Moduls Heat Transfer Test auch gezeigt. Die korrelativen Koeffizienten für die montierten Linien zeigt Abbildung 2 fallen zwischen 0,95-0,98. Im Hinblick auf die hVerlustKorrelation in der Handlung des hVerlustgegen N in Abbildung 2zu sehen zeigen die Fehlerbalken der Datenbereich mit jeder rotierende Geschwindigkeit bestimmt.

Abbildung 3 Abbildung 4und Abbildung 5 zeigen die selektive Wärme Übertragung Ergebnisse gemessen von den statischen zwei Durchgängen S-Kanal mit längs-gewellte Rippen, die rotierenden zwei Durchgängen S-Kanal31 und die rotierenden zerfurchte32 und Pin-Fin Kanal33. Die geschätzte maximale Unsicherheiten der Nu -Messungen für den statischen gerippt, S Kanal, der rotierenden S-Kanal31, gefurcht Kanal32 und Pin-Fin Kanal33 sind 7,9 %, 8,8 % und 9,2 % 9,7 %, beziehungsweise. Die Re -Einfluss auf die Hitze Übertragung Eigenschaften eines Kühlmittels Kanals weitergeben, sind die Grundlinie Vollfeld Wärme übertragen Daten erkannt von den statischen Kanal durch das vorliegende Infrarot-Thermografie-Verfahren als typisierte von Abbildung 3 unerlässlich. Das Diagramm oben in der Abbildung 3 zeigt auch die Kanalkonfiguration des zwei-Pass S-Kanals mit den longitudinalen gewellten Rippen. Kanal-Profil ist quadratisch mit den halbrunden geschnittenen längs gewellten Rippen an zwei gegenüberliegenden beheizten Wänden der Einlass und Auslass Beine.

Die Anwendbarkeit des isolierten Re Auswirkungen von Ro und Bu Auswirkungen auf lokaler und regionaler gemittelten Wärmeübertragung ist durch die Vorlage der Wärme übertragen Daten in Bezug auf Nuerlaubt /Nu0 (Abbildung 4). Muster und Ebenen der Nu/Nu-0 bei der gleichen Ro mit ähnlichen Bu scheinen schwach Funktionen von Re (Abbildung 4). Die typische Ergebnisse aus dem Protokoll für die Offenlegung der isolierten Corioliskraft Auswirkungen auf Wärme-Transfer-Eigenschaften sind in Abbildung 5gezeigt. In Abbildung 5, die Variationen der Nu/Nu0 jeweils festen Ro gegen Bu für zwei verschiedene rotierende Kanäle mit wellenförmigen leckageströmungen32 und rautenförmige Pin-flossen33 tendenziell linear-ähnliche Datentrends zu folgen. So, die lineare Extrapolation Wenn Bu→0 für die identifizierten Nuausgewählt ist /Nu0 Ebenen bei Bu = 0 und Ro> 0. Aber durch den anderen Kanal-Konfigurationen, Nu/Nu0 Kennzahlen gemessen von der rotierenden zerfurchte32 und Pin-Fin33 Kanäle, wie in Abbildung 5 dargestellt werden bzw. verringert und durch Erhöhung der Buerhöht. In diesem Zusammenhang die Darstellung von Nu/Nu0 Variationen gegen Dichte-Verhältnis (Δρ/ρ)3,4,5,6, 34 führte oft zu nicht-linearen Nu/Nu0 Variationen. Somit die Extrapolation von jedem Nu/Nu0 Daten trend bei einer festen Ro in Richtung der asymptotischen Grenzwert der Δρ/ρ→0 mit verminderter auftriebswirkung entlang einer nicht-linearen Daten Trend richtet sich oft nach der Art der Korrelative Funktion ausgewählt. Dennoch zeigt die Daten extrapolierende Verfahren für die Hitze Transfer Ergebnisse aus der führende und nachfolgende Wände der rotierenden Kanäle32 erkannt die Anwendbarkeit um die isolierte Corioliskraft Auswirkungen auf die Wärmeübertragung zu entwirren Eigenschaften mit verschwundenen Auftrieb Interaktion auf Bu= 0 (Abbildung 5).

Die so genannte Null-Auftrieb Nu/Nu0 Verhältnisse erfolgt nur durch Ro , die isolierte Corioliskraft Auswirkungen nachzudenken. Die Art und Weise Wärme Übertragung Variationen aus den statischen-Kanal-Referenzen von Schritte 7.7 und 7.8 offengelegt wird durch Abbildung 6verkörpert. Die getrennte Ro Auswirkungen durch die natürliche Konvektion auf die Heat Transfer Leistungen eines rotierenden Kanals korreliert der Ro -Funktion, ein Teil der Nusein /Nu0 Korrelation (Abbildung 6). Die positive oder negative ψ2Werte in Abbildung 6 zeigen die Verbesserung oder Behinderung Auswirkungen auf die Hitze Transfer Leistungen aufgrund von Wechselwirkungen der Auftrieb. Die größeren ψ2 Größe, den höheren Grad der rotierenden Auftrieb Auswirkungen der Hitze-Transfer-Eigenschaften auferlegt werden. Die montierten Linien angegeben in Abbildung 6 sind die Grundstücke der korrelativen Funktionen. Die funktionalen Strukturen der Korrelationen für NULL-Auftrieb Nu/Nu0 -Verhältnisse und ψ2 Werte sind in der Regel entsprechend der unterschiedlichen Manieren der Trends in Abbildung 6 entstanden Daten bestimmt . Wie bereits erwähnt, Werte der andere Kanal Geometrien zwischen die zerfurchte32 und Pin-Fin33 Kanäle haben bzw. zu den negativen und positiven ψ2 geführt in Abbildung 6. Aber das gemeinsame Merkmal der reduzierten Größen ψ2 Werte durch die Erhöhung Ro verursacht wird für die beiden Arten von rotierenden Kanäle32,33 in Abbildung 6beobachtet. Er korreliert die ψ2 Werte und Nu/Nu0 Kennzahlen auf NULL-Auftrieb Bedingungen in der Ro -Funktionen, die Hitze transfer Korrelationen, die die Beurteilung der isolierten erlauben und Ro und Bu Auswirkungen auf Nugekoppelt /Nu0, ist für den speziellen rotierenden Kanal generiert.

Figure 1
Abbildung 1. Betrieb, Re, Ro und Bu reicht und die emulierten Laborbedingungen für einen rotierenden Kühlmittel-Kanal in einer Gasturbine Rotorblatt realistisch. Die Testbedingungen von NASA-HOST-Programm3,4,5,6 durchgeführt werden angegeben als die Bar Symbol. Die offene und feste Symbole bedeuten bzw. der Bu, Round Re reicht für die Spitzen und vollflächige Wärme Übertragung Messungen zu testen. Zahlen in Klammern beziehen sich die Daten entnommen werden. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 2
Abbildung 2. Typische Hitze Verlust Koeffizienten (hVerlust) um verschiedene rotierende Geschwindigkeiten30 mit trapezförmigen Twin-Rippe aufgeraut rotierenden Stichkanal als ein anschauliches Beispiel. Das Diagramm oben zeigt die baulichen Details des Moduls rotierenden Test. Die Steigung der jeden Daten-Trend konstituiert durch den Wärmestrom Verlust gegen die Wand-Umgebungs-Temperaturunterschied gezeigt im linken unteren Bereich zeigt der Hitze Verlust Koeffizient bei bestimmten Drehgeschwindigkeit. Durch die Korrelation von erkannt der Wärme-Verlust-Koeffizienten an die drehende Geschwindigkeit getestet, die erzeugte Wärme Verlust Korrelation versinnbildlicht durch den rechten unteren Grundstück in das EDV-Programm für Nu Buchhaltung integriert ist. Die Fehlerbalken in der unteren rechten Handlung zeigen die Bereiche hVerlust30. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 3
Abbildung 3. Lokale Nusselt anzahlverteilung der statischen Twin S-Stichkanal aufgeraut durch lockiges Rippen bei Re = 15.000 present Infrarot-Thermografie-Methode gemessen. Das obere Diagramm zeigt die Stirnwand des zwei-Stichkanal wellig und die längs S-Rippen. Wie durch die AA "Schnittansicht, das Paar längs S-Rippen ist angeordneten Inline auf zwei gegenüberliegenden Kanal leckageströmungen. In der detaillierten Verteilung der Nusselt-Zahl über den zwei Durchgängen wellig Stirnwand gezeigt als die untere Plot sind die Nu Daten entlang der zwei längs S-Rippen aufgrund der Wand Wärmeleitung Auswirkungen auf die Verteilung der Wärmestrom und Wandtemperatur verworfen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 4
Abbildung 4. Beispiele, die zeigen der Isolation der Re Auswirkungen von Ro und Bu Wirkung auf lokaler und regionaler Durchschnitt Wärme übertragen Eigenschaften rotierender Kanal. Der obere Teil zeigt die detaillierte Nusselt Zahl Verteilungen an einem festen Ro 0,15 mit einer unterschiedlichen Re von 5000, 7500 und 12.500, die Auswirkungen der Reynolds-Zahl auf den Herd zu erleuchten übertragen Eigenschaften des rotierenden Stirnwand. Im unteren Bereich dargestellt die Bereich gemittelt Wärme-Transfer-Eigenschaften über die rotatorischen führende und nachfolgende leckageströmungen. Die normalisierte Nu/Nu0 Verhältnisse markieren die Hitze Übertragung Variationen aus den nicht-rotierenden Szenarien durch Rotation. Adaptiert mit Erlaubnis von Chang Et Al. 201731. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 5
Abbildung 5. Beispiele, die zeigen der entkoppelten Ro -Wirkung von Bu Auswirkungen auf Wärme übertragen Eigenschaften rotierender Kanal32,33. Jeder Bu-getrieben Nu/Nu0 Variante ist auf den festen Ro gewonnen und als eine lineare Funktion der Bu korreliert, wie durch die gerade Linie in jeder Parzelle. Die Korrelationskoeffizienten dieser angepassten Linien fallen zwischen 0,96 und 0,98. Die Extrapolation der Nu/Nu0 Daten Trend Bu→0 entlang jeder anpassungslinie zeigt die Nu/Nu0 -Verhältnis bei den getesteten Ro. Das Ausmaß und die Neigung der einzelnen Bu-getrieben Nu/Nu0 Daten Trend offenbaren die Sitten der auftriebswirkung auf Hitze-Transfer-Leistungen. Die Größen der Pisten repräsentieren den Grad der Beeinträchtigung der Bu Nu/Nu-0. Die positiven und negativen Hänge reflektieren bzw. die Verbesserung und beeinträchtigen Auftrieb Auswirkungen auf Übertragung Heizstufen. Zahlen in Klammern beziehen sich die Daten entnommen werden. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 6
Abbildung 6. Uncoupled Ro und Bu Auswirkungen auf Regional gemittelten Hitze Transfer Leistungen der rotierenden wellig Kanal32,33. Der obere Teil sammelt die Hitze Übertragung Szenarien in verschiedenen Ro aber mit verschwundenen auftriebswirkung auf Bu = 0. Wie Nu/Nu0 Variationen sind ausschließlich durch die verschiedenen verursacht Coriolis Kräfte bei verschiedenen Ro. Der untere Teil zeigt die Variationen der Bu Auswirkungen auf Nu/Nu0 bei verschiedenen Ro. Die negativen und positiven ψ2 Werte zeigen die jeweiligen beeinträchtigen und die Verbesserung der Bu -Auswirkungen auf die Wärme übertragen Aufführungen für die zerfurchte32 und Pin-Fin33 Kanäle. Die gepunkteten Linien in dieser Abbildung sind die Korrelationsergebnisse für Nu/Nu0 bei Bu = 0. Zahlen in Klammern beziehen sich die Daten entnommen werden. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

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Discussion

Während die Stirnwand Temperaturen eines rotierenden Kanals durch ein Infrarot-Thermografie-System erkannt werden, werden die Temperatur von Thermoelementen gemessen. Wie das alternative Magnetfeld der einen AC Motor für eine rotierende Rig Spannungspotenzial Thermoelement Messungen stören induziert, muss die DC-Motor angenommen werden, um einen rotierenden Prüfstand fahren.

Die Flüssigkeit Temperaturverteilung über die Ausfahrt Fläche eines beheizten Kanals ist nicht einheitlich. Mindestens fünf Thermoelementen auf die vorhandene Ebene eines rotierenden Kanals für das Fluid Ortsausgang Temperaturmessung empfohlen. Insbesondere unterliegen diese Thermoelemente messen die Temperatur in den Strömungskanal installiert Fliehkräfte bei den rotierenden Tests. Thermoelement-Drähte werden leicht in Richtung der heißen Kanalwände gebogen. So wird ein abgeschirmtes Thermoelement Kabel für die Fluid-Eintrag Temperaturmessung eingesetzt. Im Fluss Ausfahrt Flugzeug, ein Netz mit mehreren Thermoelement Perlen gewebt auf das Netz zwischen den Ausgang Flanschen der einen Testkanal, die Flüssigkeit Ausgang Temperaturen an den vordefinierten Standorten unter einer rotierenden Testbedingung zu erkennen eingeklemmt werden kann.

Mit erheblichen Drehung induziert Auftrieb Auswirkungen auf die Strömungs- und Wärmeübertragungsvorgänge Übertragungsverhalten eines rotierenden Kanals, die Methode ausgewählt, die Überweisungsdaten Vollfeld Wärme müssen Coriolis Kraft und Auftrieb Nebenwirkungen zu entdecken. Der transiente Flüssigkristall-Methode zur Messung der vollflächige Wärme übertragen Daten, sind thermische Grenzschichten noch nicht voll entwickelt, wie die zeitliche kanalwandung Temperaturschwankungen wesentlich sind von dieser Methode für den Erwerb der Konvektionswärme Koeffizienten zu übertragen. Da die zentripetale Beschleunigung 10 erreichen konnte5 x g in einem Kühlmittel-Kanal von einem rotierenden Gasturbinenschaufel Wärme übertragen Daten unterliegt den Einflüssen der voll entwickelten Auftrieb fließt, die durch die vorliegende experimentelle Methode nachweisbar sind praktischer für Design-Aktivitäten.

Die Belichtung der gescannten Heißkanal-Mauer zu einer Infrarot-Kamera entstehen zwangsläufig Wärmeverlust von Joule-Wärme, die von den Heizfolien. Die Protokolle für die Durchführung der Hitze Verlust Kalibrierungstests sind entscheidend zur Sicherung der Qualität von Wärme Übertragungsdaten. Erben entweder vom freien oder erzwungenen konvektive externe fließt für einen statischen oder rotierenden Testkanal, können die konvektive Wärmedurchgangskoeffizienten als Funktion der Wand-Umgebungs-Temperaturunterschied mit einer festen rotierende Geschwindigkeit (Abbildung korreliert werden 2). es ist besser, das gesamte rotierende Wärme Übertragung Testmodul mit einem Schild für die Wiederherstellung der "frei-konvektive" wie externe fließt während der rotierenden Tests zu umhüllen. Die maximale experimentellen Unsicherheiten der Hitze Überweisungsdaten werden in der Regel reduziert, wenn der Prozentsatz der Verlust Wärmestrom aus der zugeführten Wärmestrom reduziert wird. Die Wärme-Verlust-Koeffizienten sind dennoch leicht gestiegen, zunehmender N sogar mit dem umhüllten Schild deckt das gesamte Wärme Transfermodul Test (Abbildung 3). Die Wärme-Verlust-Korrelation gehört der Post-Datenverarbeitung-Programm um die Verteilung der örtlichen Wärmestrom Verlust für jeden Satz von Hitze-Transfer-Test-Ergebnisse zu bewerten. Wie die thermische Trägheit des Moduls Wärme Übertragung von wärmeisolationsmaterial gefüllt erheblich erhöht wird, ist der Zeitaufwand für den stationären Zustand zu erreichen, während jeder Hitze Verlust Test deutlich aus einem Hitze-Transfer-Test mit Luftstrom verlängert .

Es ist wichtig zu untersuchen, die Anwendbarkeit der isolierenden Re Wirkung auf Wärme-Transfer-Eigenschaften von denen durch Drehung induziert. Da die Kanal-Konfigurationen die Re -Auswirkungen auf die Hitze-Transfer-Leistungen abhängt, ist es nicht angebracht, die Hitze Übertragung Korrelationen von anderen Kanal Geometrien als statisch-Kanal Hitze Transfer Referenzen erzeugt üblicherweise zu erlassen. Die vorliegende experimentelle Methode isoliert Re Auswirkungen von Ro und Bu -Effekte durch die Vorlage der Wärme übertragen Daten in Bezug auf Nu/Nu0, in denen die Nu-0Messdaten sind für die statischen Test-Kanal. Während die natürliche Konvektion in einem Drehung Kanal mit zentripetale Beschleunigung etwa 105 X g ist beträchtlich, die Gravitation angetriebenen auftriebswirkung auf die Hitze Übertragung Eigenschaft eines statischen Kanals ist in der Regel vernachlässigbar im typischen Bereich flüssigkeitsdichte Verhältnisse für einen statischen Testkanal untersucht.

Während eine Transfer-Hitzetest nach der Fütterung Heizleistung erforderlich Temperaturgradienten zur Erleichterung der Wärmekonvektion zu generieren ist ein gewisses Maß an auftriebswirkung angetrieben vom Feld induzierte zentripetale Beschleunigung in den rotierenden Kanal unvermeidlich . Solche Kombination Ro und Bu -Effekte für einen rotierenden Kanal auf die realistische Motorbedingungen sind nicht aufgrund der extrem hohen zentripetalen Beschleunigungen vernachlässigbar. So werden Coriolis Kraft und Auftrieb Ebene drehen gleichzeitig verändert, wenn die drehende Geschwindigkeit angepasst wird. Die gleichzeitige Steuerung von Ro und Re bei der targeting-Werte während des rotierenden Experiments ist unerlässlich für die Entkopplung von Ro und Bu Auswirkungen auf Wärme-Transfer-Eigenschaften. Mit festen Ro und Re, reflektieren die Hitze Übertragung Variationen der Variation der Wärmestrom oder Auftrieb Ebene entspricht die rotierenden natürliche Konvektion Wärme Übertragung Eigenschaften bei den getesteten Ro. Nu/Nu0 Daten konvertiert aus dem Datensatz erzeugt auf diese Weise ermöglichen die Durchführung der Schritte 7,4-7,8 für die Identifizierung des Corioliskraft Effekts und rotierenden Tragvermögen Wirkung isoliert.

Die Bu -Auswirkungen auf die Hitze Übertragung Eigenschaft eines rotierenden Kanals ist oft Ro wie Abbildung 6 in dem ψ2 Werte wie Ro Änderungen vielfältig sind abhängig. Es ist nicht angebracht, die mathematische Struktur der Hitze Übertragung Korrelation auswählen, die die Ro und Bu als unabhängige Parameter in der Korrelation behandelt.

Im Hinblick auf die Nu/Nu0 Hochrechnung auf die einschränkende Bedingung der Bu→0, linear-wie Nu/Nu0 Varianten gegen den ausgewählten Auftrieb-Parameter ist vorzuziehen, um zu verringern die Verunsicherung durch die Extrapolation von Daten. In dieser Hinsicht die flüssigkeitsdichte Verhältnis, Δρ/ρ oder der Auftrieb Anzahl, Bu, wird empfohlen, da der Auftrieb-Parameter für die Offenlegung der NULL-Auftrieb Nu/Nu0 -Pegel während solcher Daten zu extrapolieren Prozesses.

Mit hohem Druck drehen Tests dazu führen, dass die Deformationen der Heizung Folien und die Bestandteile eines rotierenden Kanals durch die Wärmedehnungen an verschiedene Muster der Temperaturverteilung oft Luftstrom Leckage während des rotierenden Tests. Solche kleinen Luftstrom Leckage ist schwierig, während der rotierenden Test identifiziert werden. So empfiehlt die sofortige Weiterverarbeitung der Daten für den Erwerb der Wärme übertragen Daten von den rotierenden Kanal. Durch ins Kreuzverhör die Hitze Transfer Ergebnisse aus den vorangegangenen rotierenden Tests, ist die Implikation keinem Trend inkonsistente Daten möglich Luftstrom Leckage. Die nachfolgenden Maßnahmen zu erkennen und dann das Luftstrom auslaufen zu verhindern sind erforderlich.

Wir haben eine Methode zur Erzeugung von Wärme übertragen Daten von einem rotierenden Kanal auf die realistische Motorbedingungen mit der Corioliskraft Effekt und rotierende Konvektion losgelöst gezeigt. Die größte Beschränkung der vorliegenden experimentellen Methode für die Verlängerung der Prüfbereiche Ro und Bu ist die Nachhaltigkeit der Infrarot-Kamera, die mit dem Testkanal dreht. Im Allgemeinen ist 10 X g maximale nachhaltige Zentrifugalbeschleunigung für eine Infrarot-Kamera. In Bezug auf die vorhandene Methode erkennen die Hitze Übertragungsraten eines rotierenden Kanals kann die Verwendung von dünnen Heizfolie Minimierung der Auswirkungen der kanalwandung Leitung auf die Verteilung der lokalen konvektive Wärmestrom und die Erkennung von Temperaturen an Wand-Fluid-Schnittstellen. Auch die zweidimensionale Vollfeld Transfer Wärmeverteilung über eine rotierende Oberfläche unterliegen die Steady-State natürliche Konvektion sind nachweisbar mit Hilfe der vorliegenden experimentellen Technik. Mit der Datenanalyse Methode entwickelt, die Einflüsse der Coriolis Kraft und Auftrieb auf dem Vollfeld Wärme Übertragung Eigentum eines rotierenden Kanals drehen abgekoppelt werden kann. Diese Methode hat bereits zu einer Vielzahl von rotierenden Kanal Konfigurationen angewendet. Wir erwarten, dass die vorliegende experimentelle Strategie führen kann, die designorientierten Wärmeübertragung Zusammenhänge und die weiterhin für die vollständige Abdeckung der realistischen Motorbedingungen zu verlängern, wenn die Weiterentwicklung der Infrarot-Kamera-Technologie ermöglicht seine Verwendungen zu Konditionen mit höheren zentrifugale Beschleunigung.

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Disclosures

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Acknowledgments

Die vorliegende Forschungsarbeit wurde finanziell durch das Ministerium für Wissenschaft und Technologie von Taiwan unter Grant NSC 94-2611-E-022-001, NSC 95-2221-E-022-018, NSC 96-2221-E-022-015MY3 und NSC 97-2221-E-022-013-MY3 gesponsert.

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

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References

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