基于切向噴射的氣膜冷卻的機(jī)理研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代航空動(dòng)力領(lǐng)域的快速發(fā)展,作為提供動(dòng)力的裝置——燃?xì)廨啓C(jī),正面臨著更高性能的挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)高推重比、高效率的燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì),燃?xì)獬鯗氐奶岣呤遣豢杀苊獾?。然而由于材料技術(shù)的發(fā)展不能跟上燃?xì)獬鯗厣仙乃俣?葉片材料不足以承受如此高的燃?xì)獬鯗亍Ｒ虼吮仨毻ㄟ^有效的冷卻技術(shù)來保證渦輪的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和延長(zhǎng)渦輪葉片的工作壽命。
　　經(jīng)過七十多年的發(fā)展,渦輪的冷卻技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的日臻成熟。作為普遍運(yùn)用在渦輪葉片中的一種冷卻方式,氣膜冷卻的研究在國(guó)

2、內(nèi)外也成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。然而時(shí)下的氣膜冷卻方式在獲得冷卻效果的同時(shí)破壞了氣動(dòng)性能,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因就是冷氣與主流發(fā)生摻混作用,不僅削弱冷卻效果,同時(shí)還會(huì)降低氣動(dòng)性能。因此本文擬研究一種基于新型結(jié)構(gòu)的切向噴射的氣膜冷卻,以達(dá)到在最小程度上改變?cè)黧w域的氣動(dòng)特性而獲得較高冷卻效果的目的。
　　為了完成切向噴射這個(gè)新概念的研究,本文進(jìn)行了三個(gè)方面的研究。首先為了驗(yàn)證切向噴射概念的可行性,通過不同角度噴射的多方案研究,最后綜合氣體動(dòng)

3、力學(xué)效率、冷卻效率以及冷氣在葉片表面的分布情況,得出在改型位置選取得當(dāng)?shù)那闆r下,30°角冷氣噴射的氣膜冷卻效果是最理想的。然后通過研究不同孔型應(yīng)用在切向噴射上,結(jié)果表明,出口存在側(cè)向擴(kuò)張的孔并不適合運(yùn)用在切向噴射中。最后通過DES模擬方法研究了切向噴射的圓孔冷卻下游流場(chǎng)的湍流信息。
　　本文的研究工作中,完成了基于切向噴射的新型結(jié)構(gòu)的改型任務(wù),改型工作基本上是由Matlab自編程實(shí)現(xiàn)的,執(zhí)行效率較高,最后采取了兩個(gè)改型方案進(jìn)行計(jì)算