單孔射流附壁流場特性的高速紋影研究.pdf

1、現(xiàn)代燃氣輪機不斷提升入口工質溫度以增強循環(huán)熱效率，但同時也導致了工作部件熱負荷和機械負荷不斷增加。為了確保設備性能，延長使用壽命，有效冷卻燃氣輪機內部高溫部件就顯得非常重要。目前，已開發(fā)的冷卻措施主要有氣膜冷卻、對流冷卻、發(fā)散冷卻和復合冷卻等，其中，氣膜冷卻技術的使用最為廣泛，工業(yè)應用前景尤為廣闊。國內外學者已從氣膜孔的幾何參數和冷卻流場氣動參數方面著手研究影響氣膜冷卻效率的因素。
　　本文以觀察研究平板氣膜冷卻流場中的溫度場、速

2、度場和渦量場等特性為目的。前期在實驗臺的搭建和紋影光學系統(tǒng)的設計以及調試方面做了大量的準備工作，并總結了現(xiàn)實驗裝置存在的不足之處且提出了較可能的改善方法。在主流為1.8m/s，射流角度為30度、45度和60度，射流速度為0.35m/s、0.58 m/s、0.81m/s、1.16m/s和1.74m/s的實驗工況下，使用直流風洞裝置，運用高速攝影紋影系統(tǒng)，對圓形單孔進行了大量的無主流射流附壁流場和有主流氣膜冷卻流場的紋影實驗，獲取了較多的紋

3、影圖像。在數值模擬方面，主要對氣膜冷卻流場的溫度場、速度場、密度場和渦量場進行了較仔細的分析。結合實驗數據和數值模擬結果主要工作內容和結論有：
　　1、使用紋影法可以清楚觀察到射流的形狀結構和特點，并能夠區(qū)分射流在不同射流角度和速度工況下流場的差異性變化。2、分析射流瞬態(tài)紋影圖像，能夠觀察到射流運動狀態(tài)，發(fā)展趨勢，特別是渦的生成、發(fā)展、遷徙、擴散和破碎過程。3、驗證了射流 K-H不穩(wěn)定性存在的現(xiàn)象,即如果初始流態(tài)是層流狀態(tài)，則射流