冲击多斜孔壁中冲击孔与多斜孔相对开孔位置对换热特性的影响

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1、第43卷第l期2011年2月南Journal0京航空fNanjingUniver航slty天大学学报ofAeronautics&AstronauticsV01．43No．1Feb．20ll冲击多斜孑L壁中冲击孔与多斜孑L相对开孑L位置对换热特性的影响张勃1李继保2吉洪湖1帅海山1尚守堂2程明2(1．南京航空航天大学能源与动力学院，南京，210016；2．沈阳发动机设计研究所，沈阳，i10083)王艳丽2摘要：用数值计算的方法研究了冲击多斜孔壁复合冷却中冲击孔与多斜孔相对开孔位置变化对换热特性的影响。研究发现，随着

2、冲击孔与多斜孔偏距位置变化，两壁狭缝中冲击效果变化显著，多斜孔冷侧壁面冲击换热系数分布规律发生相应变化。偏距位置的变化会使得冲击孔两侧多斜孔抽吸作用不对称，导致位置较近的多斜孔侧涡漩难以形成，削弱了换热效果。当多斜孔在冲击孔两例对称分布时，总体换热效果较好；而非对称分布时，有利于局部换热增强。关键词：冲击／多斜孔壁；燃烧室；偏距位置；抽吸作用中图分类号：V231．1文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)01—0025—05EffectofRelativePositionBetweenImpingi

3、ngHoleandeffusionHoleonHeatTransferCharacteristicsofImpinging／EffusionCompositeCoolingZhangB01，LiJiba02，JiHonghul，ShuaiHaishanl，ShangShoutan92，ChenMin92，WangYanli2(1．CollegeofEnergyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016

4、，China；2．ShenyangAeroEngineDesignInstitute，Shenyang，110083，China)Abstract：Theeffectofrelativepositionbetweenimpingingholeandeffusionholeisnumericallyinvesti—gatedonheattransfercharacteristicsofimpinging／effusiondoublewall．Resultsshowthatheattransfercharacteri

5、sticschangemuchcorrespondingtothechangesofrelativepositions．Wheneffusionholesaresymmetricallyplacedbesidesimpingingholes，itcausesbetterheattransfereffect．Thenon—symmetricalpositionincreasesthenon—symmetricalpumpingeffectanddecreasestheheattransfereffect．Keywo

6、rds：impinging／effusionhole；combustor；non-symmetricalposition；pumpingeffect随着高温升燃烧室技术的发展，组织燃烧所需用气量不断增加，使得可用于冷却的空气量相应减少，给燃烧室冷却带来了一定的困难[I≈]。解决这一问题的一个有效的方法就是发展复合冷却技术，冲击一多斜孔壁复合冷却正是一种高效复合冷却方式。冲击多斜孔壁复合冷却方式由冲击孔壁和多斜孔壁组成。在火焰筒冷侧的壁为冲击孔壁，在火焰筒燃气侧的壁为多斜孔壁，如图1所示。冷却气体首先通过冲击孔，对

7、多斜孔壁进行冲击冷却，然后从多斜孔流出，在热侧壁面形成全覆盖气膜冷却。多斜孔壁加强了冷却气流与多斜孔壁内部的对流换热，换热效果大大提高。陈焱，胡娅萍等人[4]研究发现长菱形排布多斜孔的换热效果好于正菱形排布。张靖周、徐磊等人口嵋]均得到冲击冷却通过气流对冷却壁面的高速冲击，能够有效增强换热效果。Myers等口]贝4进一步指出多斜孔壁增大了气流收稿日期：2010—02—22；修订日期：2010—10—25通讯作者：张勃，男，副教授，1976年12月生，E—mail：zhangbo—pe@nuaa．edu．cn。26

8、南京航空航天大学学报第43卷冷Ⅵ峙}-抖与壁面的对流换热，其与冲击方式联合使用可以更加增强冷却效果。影响冲击多斜孔复合冷却方式换热效果的因素主要包括单一因素和复合因素，前者主要指多斜孔壁、冲击壁的开孔规律与布置形式等，而后者主要包括两壁之间的相对位置关系。关于单一因素的研究比较翔实，而关于复合因素的研究则相对较少。张勃等凹3研究发现，冲击多斜孔复合冷却中冲击孔壁与多斜孔壁