横向进气对气膜冷却效率和流动换热的影响

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目前航空发动机的叶片冷却主要分为内部冷却和外部冷却，内部冷却主要有射流冷却、多程弯折带肋通道、绕流柱冷却等，外部冷却主要有气膜冷却和热障涂层。气膜冷却在诸多冷却方式中是非常重要的。但是传统气膜冷却的研究中，冷却气流大都是通过压力仓供气。然而在真实的涡轮叶片，很多时候对于气膜冷却，冷却气流的进气方向与主流的流向是相互垂直的。
　　基于这一背景，本文研究了圆柱形孔和扇形孔两种孔型，当二次流与主流垂直进气，不同横流比(Cr=0.5~3.0)和吹风比(Br=0.5~2.0)对气膜孔排孔下游的绝热冷却效率、对流换热增强比、流量系数的影响。结果表明：横向进气时，进入气膜孔的冷却气流在气膜孔内形成旋流流动，使得气流从气膜孔流出后与主流的相互作用更加复杂。对于圆柱形孔，吹风比较低时，横向进气对于展向的气膜绝热冷效影响较小；吹风比较高时，横向进气带来气膜冷却效率的增强，改善了气膜的贴壁效果，横流比为2时气膜冷却效率相对较高；吹风比较低时，横向进气对换热增强比的影响很小；吹风比较高，横流比较低时对换热增强比的影响不大，但横流比较高时，对流换热增强比均比没有横向进气高，并且对流换热增强比随着横流比的增加而增加；在吹风比相同时，随着横流比的增加，气膜孔的流量系数均减小。并且有横向进气时流量系数比没有横向进气的基准情形有了比较明显的下降。对于扇形孔，吹风比一定时，横向进气会使得气膜孔出口中心线上的的绝热冷效下降；吹风比较低时，不同横流比下壁面的平均对热换热增强比几乎相同。在吹风比较高时，横向进气相对于没有横向进气的基准情形，壁面的平均对流换热增强比都有所提高；流量系数随着吹风比或横流比的变化规律和圆柱形孔一致。

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作者
刘春丽;
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作者单位

南京航空航天大学;

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授予单位南京航空航天大学;
学科航空宇航推进理论与工程
授予学位硕士
导师姓名张靖周;
年度 2012
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类热力学、传热;进气、排气系统;
关键词
航空发动机; 横向进气; 气膜冷却效率; 流动换热;

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