摘要：本研究以燃气轮机涡轮叶片内部高效冷却为应用背景,对具有柱肋-凹陷复合阵列的涡轮叶片冷却结构内的流动和传热性能开展实验和数值计算研究.针对具有不同配置方式的柱肋-凹陷复合阵列冷却通道,获得了在雷诺数范围8200～50500内的传热和摩擦因子特征.实验研究表明,与传统的柱肋阵列冷却通道相比,依赖于柱肋-凹陷复合阵列的布置方式的不同,柱肋-凹陷复合阵列冷却通道具有显著提高的对流传热性能以及更低或略微提高的摩擦因子.凹陷与柱肋阵列的结合,能够进一步增强近壁流动中涡的发生和发展,增强柱肋尾流区的流动混合和湍流强度,显著强化对流传热,但同时又不明显增加冷却通道内的流动阻力.另一方面,本文还对具有不同配置方式的柱肋-凹陷复合阵列冷却通道内的流动和传热进行了三维稳态数值计算和分析.数值计算结果与实验结果进行了比较,以验证数值计算模型的合理性.通过数值计算,获得了详细的流场特征以及局部传热特征,阐明了柱肋-凹陷复合阵列结构强化对流传热的机理以及对流阻的影响规律.
