間隙主動控制系統(tǒng)中冷卻流路的流動-換熱特性研究.pdf

1、隨著高效節(jié)能發(fā)動機的發(fā)展，葉尖間隙主動控制系統(tǒng)將在未來的發(fā)動機性能設(shè)計中占有越來越重要的地位。本文以某型發(fā)動機低壓渦輪葉片葉尖間隙主動控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)——渦輪機匣及外置冷卻空氣管為研究對象，對冷卻空氣管內(nèi)的流動特性和機匣表面的換熱特性進行試驗研究，重點分析了出口面積比M,孔間距比L/d、沖擊間距比H/d及進口雷諾數(shù)Re等因素對冷卻空氣管內(nèi)冷卻空氣孔流量分配以及流量系數(shù)分布規(guī)律的影響，研究了機匣表面的換熱特性隨進口雷諾數(shù)Re，孔間距比L/

2、d以及沖擊間距H的變化規(guī)律。
　　論文首先針對冷卻空氣管內(nèi)部流動特性開展了試驗研究。針對一端進氣、多個沖擊小孔出流的冷卻空氣管，采用了流動參數(shù)分段平均的方法，結(jié)合正交試驗法設(shè)計并完成了試驗。試驗結(jié)果表明，冷卻空氣管上沖擊孔沿周向流量分配并不均勻，總體呈現(xiàn)出隨著遠離進口位置，冷卻沖擊孔流量逐漸增大的趨勢。在眾多影響因素中，進出口面積比M對冷卻孔流量系數(shù)Cd的影響最大。主要表現(xiàn)在，當(dāng)M值小于1時，管內(nèi)冷卻空氣孔周向上存在明顯的分布不均

3、的情況，而隨著M的增大，管內(nèi)分布不均得到改善，當(dāng)M增大到2以上后，管內(nèi)流量系數(shù)分布不均勻的現(xiàn)象基本消失。研究中同時發(fā)現(xiàn)，進口Re對冷卻空氣管內(nèi)部冷卻孔的流量系數(shù)影響非常微弱。
　　在此基礎(chǔ)上，本文還針對冷卻空氣沖擊機匣表面換熱特性開展了試驗研究。試驗中通過改變冷卻空氣管內(nèi)氣體流量（Re=35000～65000）、沖擊間距（H/d=3.0～5.9）和孔間距比（L/d=2～2.8）研究了機匣表面不同位置的換熱特性。研究結(jié)果表明:由于冷