縱向波紋隔熱屏氣膜冷卻特性研究.pdf

1、本文以航空發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室隔熱屏為研究對(duì)象，開展了加力燃燒室縱向波紋隔熱屏氣膜冷卻特性的模型實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究工作，為加力燃燒室發(fā)動(dòng)機(jī)隔熱屏設(shè)計(jì)提供參考。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1)設(shè)計(jì)和搭建了隔熱屏氣膜冷卻特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，測試了典型結(jié)構(gòu)的縱向波紋隔熱屏在不同吹風(fēng)比、開孔率、振幅下的壁面溫度和通道壓力分布。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明：與平板隔熱屏相比，波紋板隔熱屏呈現(xiàn)出波峰區(qū)域溫度高，波谷區(qū)域溫度低的特點(diǎn)；在相同的二次流流量條件下，波紋

2、板隔熱屏的冷卻效率要大于平板隔熱屏的冷卻效率；提高吹風(fēng)比、增加開孔率均能降低隔熱屏壁面的溫度，提高氣膜冷卻效率；氣膜冷卻效率隨著隔熱屏振幅的增加先增大后減小。不同結(jié)構(gòu)型式的隔熱屏流量系數(shù)變化趨勢大致相同，即隨著次流雷諾數(shù)的增加，流量系數(shù)略微增加；隨著吹風(fēng)比的增加流量系數(shù)先緩慢增加，而后趨于不變；在相同的次流雷諾數(shù)條件下，流量系數(shù)隨開孔率的增加逐漸減小，隨振幅的增加，先增加后減小。
　　2)在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)典型結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行數(shù)

3、值模擬，對(duì)比分析表明：數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分布趨勢一致，冷卻效率相差約3％-8%，流量系數(shù)相差約6%。
　　3)對(duì)正弦型縱向波紋隔熱屏，計(jì)算分析了吹風(fēng)比、孔間距、波紋板結(jié)構(gòu)等參數(shù)對(duì)隔熱屏流動(dòng)和換熱的影響。結(jié)果表明：增大吹風(fēng)比M、減小展向間距比p/L、減小流向間距比s/L均能提高氣膜冷卻效率；隨著冷卻通道高度比H/L的增加，氣膜冷卻效率略有增加；增加隔熱屏振幅比A/L，能夠提高隔熱屏第一周期區(qū)域及下游次流迎風(fēng)側(cè)波谷區(qū)域的氣膜冷卻效

4、率；隔熱屏波數(shù)越多，下游次流迎風(fēng)側(cè)波谷區(qū)域的氣膜冷卻效率越大；在M=0.5、H/L=0.158和A/L=0.126的條件下，第一、二周期波谷處均出現(xiàn)了逆流現(xiàn)象，隨著吹風(fēng)比加大、冷卻通道高度的增加和隔熱屏振幅的減小，逆流現(xiàn)象均得到改善；對(duì)于不均勻氣膜孔，隨著次流迎風(fēng)側(cè)孔排數(shù)的減少，氣膜冷卻效率整體上提高。
　　4)對(duì)非正弦型縱向波紋隔熱屏，數(shù)值模擬了不同單位面積冷氣用量Qf條件下3種波紋板結(jié)構(gòu)對(duì)流動(dòng)與換熱的影響。結(jié)果表明：當(dāng)Qf≤5