横流影响下冲击气膜复合冷却实验研究

admin · 发表于 2023-10-11 19:31:55

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本文从典型叶片冲击气膜复合冷却结构中提取了最小的结构单元，实验研究了2个冲击气膜单元结构模型，根据冲击-气膜位置关系不同，分别称为 “对角”模型和“展向”模型。为了得到在静止状态下小横流时，横流的大小对靶面换热特性的影响规律，本文应用瞬态液晶测试技术对实验模型冲击靶面Nu数分布进行了测量，并测量了实验模型的流量系数。研究表明：1. 从流动特性来讲，两种模型中随着横流的增大流量系数均减小。根据流体力学基本原理，这是由于随着横流的加入一方面增加了与冲击气流的掺混时动量的损失，另一方面也增加了通道单位时间内通过气流的流量，加大了通道的阻塞效应。2. 靶面平均努赛尔数（Nu）随冲击雷诺数（Rej）的增大而增大，随横流雷诺数（Rec）增大而增大。横流Rec增大对靶面平均Nu数的影响体现在两个方面：一是降低流体参考温度，这使得Nu数存在增大的趋势；二是降低壁面热流，这使得Nu数存在减小的趋势。Nu数的变化趋势由两方面影响的相对强弱决定。3. 对于“对角”模型，随横流Rec数增大，在冲击孔前区和后区其引起的壁面热流变化不一致：冲击孔前区的壁面热流减小，其原因在于混合温度的降低和流动滞止区后移；冲击孔后区的壁面热流增大，其原因包括气膜孔溢流效应强化换热作用、气流流动速度增大及拉伸涡强度增大。4. 对于“展向”模型，随横流Rec数增大，在冲击孔前区和后区壁面热流均减小。冲击孔前区壁面热流减小，其原因主要是混合后气体温度降低和流动滞止区后移；而冲击孔后区壁面热流减小，则是混合气体温度的降低且缺少“对角”模型中的后区气膜孔溢流效应的强化换热作用导致的。

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