帶肋及氣膜孔的矩形通道流阻和換熱研究.pdf

1、氣膜冷卻和強(qiáng)迫對(duì)流換熱是目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片上采用的主要冷卻方式。氣動(dòng)參數(shù)和幾何參數(shù)對(duì)通道壁面的換熱特性都有影響。為了更加準(zhǔn)確了解內(nèi)冷通道的流動(dòng)和換熱特性，本文采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 對(duì)帶肋和氣膜孔通道的氣膜孔流量系數(shù)、通道壓力分布和帶氣膜孔壁面換熱系數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量。換熱系數(shù)的測(cè)量采用了瞬態(tài)液晶技術(shù)。在研究流量系數(shù)和壓力分布的實(shí)驗(yàn)中，入口雷諾數(shù)數(shù)的變化范圍是60000～150000，出流比的變化

2、范圍是0.04～0.22。在研究換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)中，入口雷諾數(shù)的變化范圍是30000～90000，出流比的變化范圍是0.09～0.22。肋角度有60度，90度和120度，肋和氣膜孔的相對(duì)位置有肋在氣膜孔上游，肋在氣膜孔下游和肋在氣膜孔中間。研究了孔雷諾數(shù)，通道入口雷諾數(shù)，出流比，肋角度和氣膜孔位置對(duì)流量系數(shù)的影響以及通道入口雷諾數(shù)，出流比，肋角度和氣膜孔位置對(duì)壓力分布和換熱系數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，孔雷諾數(shù)是影響流量系數(shù)的主要因素，隨著肋

3、角度的增加，流量系數(shù)增加，氣膜孔位置對(duì)流量系數(shù)也有一定的影響；隨著通道入口雷諾數(shù)和出流比的增加，壓力系數(shù)增加；肋角度和氣膜孔為主對(duì)平均換熱系數(shù)有一定的影響，對(duì)換熱系數(shù)分布的影響非常明顯。 利用FLUENT6.1對(duì)實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總體上是一致的。研究了不帶氣膜孔壁面的換熱系數(shù)分布以及旋轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)流量系數(shù)的影響。計(jì)算結(jié)果表明，通道四個(gè)壁面的換熱系數(shù)差別較大，在布置有斜肋的通道中，換熱系數(shù)的最大值并不是帶肋