Numerical Analysis of Multi-Stage Impingement Cooling Structure: Flow and Heat Transfer Characteristics

传热 阶段(地层学) 机械 流量(数学) 材料科学 热力学 计算机科学 物理 地质学 古生物学
作者
Pengfei Wang,Pei Wang,Jun Liu,Jiajie Liu,Qiang Du,H. W. Liu,Z. Wang,Haohan Wang
标识
DOI:10.1115/gt2024-127541
摘要

Abstract Impingement cooling is widely employed for thermal regulation of high-temperature components in gas turbine engines, owing to its high local convective heat transfer coefficients. However, the effectiveness of this method is compromised by the external crossflow caused by spent air from upstream jets, particularly in single-stage narrow channels with significant external crossflow. This study explores the flow and heat transfer characteristics of an innovative multi-stage impingement cooling structure. Our numerical analysis reveals that this multi-stage configuration significantly reduces the adverse effects of external crossflow, while also improving coolant utilization efficiency. Compared to the single-stage configuration, the multi-stage structure achieves higher Nusselt numbers on the target surface with only half the coolant consumption at an equivalent Reynolds number. The analysis indicates that single-stage configuration is inferior in terms of coolant mass flow rate and Nusselt number distribution, especially at minimal jet-to-target distances. In contrast, the multi-stage configuration effectively manages external crossflow, leading to a more uniform distribution of coolant and Nusselt number on the target surface. The superiority of the multi-stage configuration is further evidenced by its overall thermal efficiency, which considers both flow resistance and heat transfer. Moreover, a small transition chamber height in the second-stage can induce strong internal crossflow, potentially affecting optimal impingement cooling performance.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI

祝大家在新的一年里科研腾飞
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
CodeCraft应助乘风的法袍采纳,获得10
刚刚
4秒前
Murray应助cc采纳,获得10
5秒前
6秒前
彭于晏应助lin采纳,获得10
7秒前
xczxcz发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
菠萝菠萝哒应助哈哈哈采纳,获得10
9秒前
馅饼发布了新的文献求助10
10秒前
sdniuidifod发布了新的文献求助10
11秒前
华仔应助淡淡红牛采纳,获得10
11秒前
12秒前
千千完成签到,获得积分10
13秒前
Sirius发布了新的文献求助10
14秒前
科目三应助火龙果采纳,获得30
15秒前
17秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得30
19秒前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
20秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
乐乐应助coolkid采纳,获得10
20秒前
热心紫寒完成签到,获得积分10
22秒前
24秒前
wjcarrie发布了新的文献求助10
25秒前
Sirius完成签到,获得积分10
25秒前
28秒前
葱姜蒜辣椒香菜我全要完成签到,获得积分10
29秒前
skycool发布了新的文献求助10
30秒前
xczxcz完成签到,获得积分10
32秒前
菜菜发布了新的文献求助10
33秒前
39秒前
SciGPT应助伍寒烟采纳,获得10
39秒前
wjcarrie完成签到,获得积分10
45秒前
张振宇完成签到 ,获得积分10
46秒前
47秒前
溧子呀完成签到,获得积分10
48秒前
天下无敌完成签到 ,获得积分10
52秒前
溧子呀发布了新的文献求助10
53秒前
高分求助中
Востребованный временем 2500
诺贝尔奖与生命科学 2000
Les Mantodea de Guyane 1000
Aspects of Babylonian celestial divination: the lunar eclipse tablets of Enūma Anu Enlil 1000
Kidney Transplantation: Principles and Practice 1000
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 910
Field Guide to Insects of South Africa 660
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3380502
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2995682
关于积分的说明 8764805
捐赠科研通 2680679
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1468092
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 678871
邀请新用户注册赠送积分活动 670933