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时间:2020-03-27
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1、内部横流对外部气膜冷却特性的影响骆剑霞,朱惠人,刘存良,贾广森(西北工业大学动力与能源学院,陕西西安710072)EffectofInternalCrossflowonFilmCoolingPerformanceLUOJianxia,ZHUHuiren,LIUCunliang,JIAGuangsen(SchooIofPowerandEnergy,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China)摘要:针对内部光滑横流通道,分析对比了内部fectivenessisabout18
2、0%higherthanthecase横流(Rer~=50000,100000)对外部气膜冷却特性的withReDh一50000.影响。采用瞬态液晶测试技术获得了气膜孔下游表Keywords:crossflow;filmcoolinghole;dis—面换热系数与气膜冷却效率分布,并测量了气膜孔的chargecoefficient;filmcoolingeffectiveness;heat流量系数。随着内部横流的增大,气膜孔流量系数下transfercoefficient降,气膜孔下游表面换热系数增高。关于气膜冷却效率,当吹风比为0
3、.5时,小横流条件下气膜冷却效率0引言高于大横流条件;随着吹风比的增加,增强内部横流反而增加了下游气膜冷却效率,尤其是在吹风比为2在现代航空发动机中,涡轮前温度已高于叶片时,展向平均冷却效率提高了约180。材料的熔点,因而必须采用高效的冷却技术。大多关键词:横流;气膜孑L;流量系数;冷却效率;换数涡轮叶片冷却方式均为内外综合冷却,包括复杂热系数的内部冷却通道与外部的气膜孔结构。目前,一般中图分类号:V231.1研究大多都是针对单独内部冷却或单独外部冷却文献标识码:A展开,两者分别有着大量的研究成果。但是关于内文章编号:1001—22
4、57(2014)07—0011一O4外冷却结构之间相互影响的研究比较少。掌握内Abstract:Differentinternalcrossflow(ReDh一外流之间的相互影响机理,协调优化内外冷却结50000,100000)havebeencomparedtofindout构,才能设计出更高效的叶片冷却方式。theeffectontheexternalfilmcoolingperformance内外流之间的相互影响可以分为2部分内basedonthemodelofsmoothsecondaryflowchan—容口,一是关于气膜
5、孔出流对内部流动与换热影nelwitherossflow.Thelocalsurfacefilmcooling响的研究,二是关于内部流动对外部气膜冷却特性effectivenessandheattransfercoefficientwere影响的研究。在此,分析对比了内部横流对外部气measuredwithatransientliquidcrystaltechnique.膜冷却特性的影响。Dischargecoefficientoffilmholehasalsobeen1研究方法measured.Withtheincreaseofi
6、nternalcrossflow,dischargecoefficientdecreases,andheattransferis1.1实验系统enhanced.Aboutthefilmcoolingeffectiveness,实验系统结构如图1所示。在系统中,二次流resultofthesmallcrossflowcaseishigherthanthe与主流分别由离心风机提供。othercaseatBr一0.5;atthecontrary,filmcool—主流流人实验台稳定段和收缩段A后,均匀地ingeffectivenessis
7、higheratthestrongercrossflow通过快速加热器,在加热器内得到均匀一致的加case,especially,thelateralaveragefilmcoolingef一热。快速加热器之后还有一段收缩段B,以确保均匀稳定的主流流人实验测量段。实验测量段横截收稿日期:2014—03—26‘面尺寸为220mm×80mm。为了消除加热器对主基金项目:国家重点基础研究发展计划资助项目(2O13cBO357O2);国家自然科学基金资助项目(51306162)流边界层带来的影响,在实验测量段人口处一侧的《机械与电子}201
8、4(7)·11·数下降。内部横流的影响主要是改变了气膜孔进effectsontheareo—thermalcharacteristicsofrib口速度分布,但是气流在气膜孔内流动会在一定程roughenedcoolingchanne
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