带导流板的冲击_气膜流动与换热特性研究

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1、中图分类号：V231.1论文编号：102870218-S025学科分类号：080701硕士学位论文带导流板的冲击/气膜流动与换热特性研究研究生姓名袁策学科、专业工程热物理研究方向燃烧与传热传质指导教师张净玉副教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一七年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonFlowandHeatTransferCharacteristicsofImpinging/FilmwithInd

2、uctingSlabAThesisinThermalPhysicsEngineeringByYuanCeAdvisedbyAssociateProfessorZhangJingyuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2017承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用

3、过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将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、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文以航空发动机燃烧室火焰筒冷却技术为背景，针对f型和t型两类带导流板的冲击/气膜冷却结构开展了实验研究，分析了吹风比M、温度比TR、热流进口湍流度Tu、冲击间隙比zn/d、冲击孔展向间距比yn/d、冲击孔流向间距xn/d、导流板形状（三角形横截面与长方形横截面）、冲击孔孔径d等流动和几何参数对冲击/气膜流场结构和综合冷效的影响规律。此外，通过数值模拟方法研究了

4、克努森数Kn、热流湍流度Tu、吹风比M、密度比DR、速度比VR、温度比TR等无量纲量对冲击/气膜流场结构的影响规律。首先根据相似原理放大尺寸的冲击/气膜结构，采用PIV对放大结构开展了流场实验研究。研究结果表明：吹风比的增加能够狭缝下游近壁卷吸涡向下游移动，减少了热气流卷吸到壁面的情况，但另一方面，导流板端部涡变强使得剪切层内掺混增加；温度比（0.73~0.91）对冲击/气膜过孔截面的流场结构无显著影响；湍流度的增加使得冲击/气膜结构剪切层内掺混增加，狭缝出口的卷吸现象提前发生；冲击间隙增大使狭缝出口下游卷吸涡尺寸增大，气膜层厚度增加，近壁气流与壁面的分离效果变强；冲击孔展向间距越大，

5、气膜展向的速度分布越不均匀；相比于长方形横截面的导流板，三角形导流环都能消除狭缝出口的近壁卷吸涡和导流板端部涡，并减少剪切层掺混，有效改善近壁气流的贴壁效果；相比于t型冲击/气膜结构，f型冲击/气膜剪切层掺混更少，近壁气流贴壁效果也更好。在此基础上将五种湍流模型的数值计算结果与流场实验结果进行了比较，研究了各无量纲参数对冲击/气膜流场结构的影响。结果表明：在实验参数范围内，热流进口湍流度、温度比、吹风比对冲击/气膜下游的流场结构有显著影响，而克努森数、密度比、速度比不是影响冲击/气膜流场结构的关键参数。最后针对实际尺寸的冲击/气膜结构开展了综合冷效的实验研究，分析了各流动和几何参数对综

6、合冷效的影响规律并与流场实验结果进行了对照，整理了综合冷效的经验公式。关键词：冲击/气膜冷却，流场结构，火焰筒冷却，综合冷效I南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTExperimentalstudiesareconductedforf-typeandt-typeofimpinging/filmcoolingstructurewithinductingslabonthebackgroundofaero-enginelinercoolingstructure.Theeffectsofblowingratio(M),temperatureratio(TR),turbulenceinte

7、nsityofhotflow(Tu),non-dimensionaljet-to-platepitch(zn/d),non-dimensionalspanwisespacingofjetholes(yn/d),non-dimensionalstreamwisespacingofjetholes(xn/d),cross-sectionsofinductingslab(rectangularandtriangular)anddiameterofje