火焰筒多斜孔壁气膜冷却的数值模拟

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1、分类号学号M201270857学校代码10487密级硕士学位论文火焰筒多斜孔壁气膜冷却的数值模拟学位申请人：张婧宜学科专业：工程热物理指导教师：范爱武副教授答辩日期：2015年5月19日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringNumericalSimulationofMulti-holeCoolingSchemeforCombustorLinerCandidate:ZhangJingyiMajor

2、:EngineeringThermalPhysicsSupervisor:AssociateProf.FanAiwuHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担

3、。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。属于属于（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要航空发动机

4、高温升、低污染的发展趋势导致了冷却用气量的减少，因此迫切需要高效的冷却方式来降低热端部件的工作温度。多斜孔壁冷却作为一种实用的准发散冷却方式，引起了国内外广泛关注。本文采用数值模拟的方法对多斜孔壁冷却方式的流动和传热特性进行了研究。主要内容包括三个方面。首先，对单孔内的对流换热特性进行了模拟研究，计算结果表明，孔倾角对孔内局部对流换热强度分布有较大影响，本文依据经典强化传热理论和场协同理论解释了对流换热系数的分布情况。其次，利用简化的多斜孔壁平板模型研究了孔倾角、吹风比等因素对壁面冷却效果和流量系数的影响，并对计算结果进行了多

5、场协同验证；设计了五种多斜孔壁优化结构并对其流动和换热特性进行了数值模拟，比较了不同结构与传统多斜孔壁的优劣性。研究发现：气孔不同角度组合排布、非均匀排布、设置倾斜挡板等结构均能有效弥补多斜孔壁冷却方式前端冷却不足的问题；椭圆形孔有助于增强射流的贴壁性；开横槽的多斜孔壁结构能一定程度增强射流的横向扩散性。总之，相比于传统结构，各优化结构均取得了不错的冷却效果。最后，构建了单管燃烧室模型，着重考察了主流采用旋流进气，燃烧工况下不同结构参数，如气孔倾角、偏转角、主流旋流角、气孔形状、气孔非均匀排布方式等对燃烧室内的流场、温度场以及

6、壁面冷却效果的影响。关键词：火焰筒，数值模拟，多斜孔壁冷却，场协同，结构优化I华中科技大学硕士学位论文AbstractHighlyefficientcoolingmethodsaredesperatelyneededtomakebetteruseofthecoolingairwhichisreducedbythetendencyofhighertemperatureriseandlesspollutioninaeroengine.Inclinedmulti-holefull-coveragefilmcooling,asapra

7、cticalcoolingscheme,hasreceivedwidespreadattention.Thepaperreportsonnumericalstudyoftheflowandheattransfercharacteristicsofmulti-perforatedplates.Theheattransfercharacteristicsinsidefilmcoolingholesareinvestigatednumerically.Theresultsshowthatinclinationangleofafilm

8、coolingholehassignificantinfluenceonlocalconvectioncoefficientdistributionwhichcanbeexplainedbythetheoryofenhancedheattransferandanalyzing