旋轉條件下雙層沖擊-氣膜復合冷卻結構的機理性研究.pdf

1、本文以“Cast Cool”葉片中采用的雙層沖擊/氣膜復合冷卻結構為對象，分別對靜止和旋轉條件下雙層沖擊/氣膜復合冷卻結構的流動和換熱特性開展研究。 首先在靜止條件下，對雙層結構受限小空間內沖擊射流產生的旋流對沖擊孔板的加熱作用以及對整體換熱效果的影響開展試驗研究，通過改變雙層結構的沖擊間距比（沖擊間距和沖擊孔直徑之比H/D），沖擊射流Re數等參數，研究了各組參數變化時沖擊旋流的強化換熱效果，詳細分析了沖擊旋流在受限空間內的強化

2、換熱特點及變化規律。試驗結果表明，隨沖擊雷諾數Re提高，沖擊孔板熱流密度與總加熱熱流密度之比 呈現減小趨勢。當沖擊間距比H/D增大， 的變化并非單調，出現先增加后減小的趨勢。在試驗工況下，沖擊旋流對沖擊孔板強化換熱的作用范圍大致為沖擊孔4.5～6D的區域內， 變化范圍為9％～20％。 隨后，在分析總結靜止條件下沖擊旋流對雙層結構內換熱貢獻的基礎上，在旋轉條件下，開展了旋轉條件下不同湍流模型適用性的驗證比較；然后?；鲭p層沖擊/氣

3、膜復合冷卻結構，在旋轉條件下針對復合冷卻結構進行數值計算，通過大量計算討論了不同旋轉數下，沖擊間距和沖擊孔傾角以及吹風比對雙層結構受限空間內流場結構和換熱特性的影響規律。研究結果顯示，旋轉對沖擊射流的偏轉和對氣膜出流的加速作用影響不同，從而造成雙層段不同區域壁面溫度分布以及冷卻效率隨轉速的變化規律不同。垂直沖擊時隨沖擊間距增大冷卻效率下降，而傾斜沖擊（30°）時冷卻效率隨沖擊間距變化并非單調。垂直沖擊隨吹風比增大冷卻效果上升，而傾斜沖擊