突片作用下氣膜冷卻的實驗與數(shù)值研究.pdf

1、氣膜冷卻廣泛應用于燃氣輪機渦輪發(fā)動機熱端部件的冷卻中。但隨著發(fā)動機熱端部件的工作環(huán)境愈加惡劣，傳統(tǒng)的氣膜冷卻方法已經(jīng)不能滿足熱端部件冷卻的需要。突片作用下的氣膜冷卻是一種新型的冷卻方法，能夠有效提高氣膜冷卻效果。本文設計了三角形、梯形和橢圓形三種不同結(jié)構(gòu)的突片，搭建了實驗臺，采用紅外攝像儀測量氣膜冷卻壁面溫度，獲得了突片對氣膜冷卻效率、對流換熱系數(shù)以及流量系數(shù)的影響規(guī)律，同時，采用商用FLUENT軟件，對突片作用下的氣膜冷卻傳熱特性進行

2、了數(shù)值模擬。通過研究，得到如下主要結(jié)論： (1) 突片的存在強化了氣膜冷卻效率，使得氣膜冷卻效率遠高于無突片的氣膜冷卻效率。吹風比對氣膜冷卻效率有很大的影響，但對不同的突片，在不同的氣膜冷卻區(qū)域，吹風比對氣膜冷卻效果的影響也不相同。對于結(jié)構(gòu)相同的突片，在相同的吹風比下，冷卻效率隨突片堵塞比的增加而增大；而對不同的突片，在堵塞比相同時，梯形突片的冷卻效率最高，三角形突片的冷卻效率最低，但均高于無突片時的冷卻效率。 (2

3、) 突片的存在對氣膜冷卻對流換熱系數(shù)有影響。但對于不同的突片堵塞比，這種影響也不同。三角形突片在B=0.107和B=0.214時的換熱系數(shù)與無突片的換熱系數(shù)相差不大，而在B=0.387時則明顯大于無突片的對流換熱系數(shù)。梯形突片和橢圓形突片換熱系數(shù)則在所有堵塞比下均大于無突片的換熱系數(shù)，且梯形突片在B=0.214時換熱效果最好。 (3) 突片的存在對氣膜孔的流量系數(shù)有很大的影響。氣膜孔的流量系數(shù)Cd均隨突片堵塞比的增大而減小，無