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)迫對流換熱是目前航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片上采用的主要冷卻方式。氣動參數(shù)和幾何參數(shù)對通道壁面的換熱特性都有影響。為了更加準(zhǔn)確了解內(nèi)冷通道的流動和換熱特性，本文采用實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對其進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 對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)行了實驗測量。換熱系數(shù)的測量采用了瞬態(tài)液晶技術(shù)。在研究流量系數(shù)和壓力分布的實驗中，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)的實驗中，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壓力分布和換熱系數(shù)的影響。實驗結(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平均換熱系數(shù)有一定的影響，對換熱系數(shù)分布的影響非常明顯。 利用FLUENT6.1對實驗工況進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，計算結(jié)果和實驗數(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)對流量系數(shù)的影響。計算結(jié)果表明，通道四個壁面的換熱系數(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