旋轉(zhuǎn)條件下雙層沖擊-氣膜復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)的機(jī)理性研究.pdf

1、本文以“Cast Cool”葉片中采用的雙層沖擊/氣膜復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)為對(duì)象，分別對(duì)靜止和旋轉(zhuǎn)條件下雙層沖擊/氣膜復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)的流動(dòng)和換熱特性開(kāi)展研究。 首先在靜止條件下，對(duì)雙層結(jié)構(gòu)受限小空間內(nèi)沖擊射流產(chǎn)生的旋流對(duì)沖擊孔板的加熱作用以及對(duì)整體換熱效果的影響開(kāi)展試驗(yàn)研究，通過(guò)改變雙層結(jié)構(gòu)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(shù)等參數(shù)，研究了各組參數(shù)變化時(shí)沖擊旋流的強(qiáng)化換熱效果，詳細(xì)分析了沖擊旋流在受限空間內(nèi)的強(qiáng)化

2、換熱特點(diǎn)及變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨沖擊雷諾數(shù)Re提高，沖擊孔板熱流密度與總加熱熱流密度之比 呈現(xiàn)減小趨勢(shì)。當(dāng)沖擊間距比H/D增大， 的變化并非單調(diào)，出現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。在試驗(yàn)工況下，沖擊旋流對(duì)沖擊孔板強(qiáng)化換熱的作用范圍大致為沖擊孔4.5～6D的區(qū)域內(nèi)， 變化范圍為9％～20％。 隨后，在分析總結(jié)靜止條件下沖擊旋流對(duì)雙層結(jié)構(gòu)內(nèi)換熱貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，在旋轉(zhuǎn)條件下，開(kāi)展了旋轉(zhuǎn)條件下不同湍流模型適用性的驗(yàn)證比較；然后模化出雙層沖擊/氣

3、膜復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)條件下針對(duì)復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，通過(guò)大量計(jì)算討論了不同旋轉(zhuǎn)數(shù)下，沖擊間距和沖擊孔傾角以及吹風(fēng)比對(duì)雙層結(jié)構(gòu)受限空間內(nèi)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和換熱特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果顯示，旋轉(zhuǎn)對(duì)沖擊射流的偏轉(zhuǎn)和對(duì)氣膜出流的加速作用影響不同，從而造成雙層段不同區(qū)域壁面溫度分布以及冷卻效率隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律不同。垂直沖擊時(shí)隨沖擊間距增大冷卻效率下降，而傾斜沖擊（30°）時(shí)冷卻效率隨沖擊間距變化并非單調(diào)。垂直沖擊隨吹風(fēng)比增大冷卻效果上升，而傾斜沖擊