带射流的收缩型通道内部换热特性液晶瞬态实验

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1、第31卷2010年第1期1月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAV01．31NO．1Jam2010文章编号：1000-6893(2010)01-0035-06带射流的收缩型通道内部换热特性液晶瞬态实验周雷声，朱惠人，杨祺，李春林(西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072)InternalHeatTransferExperimentwithLiquidCrystalTransientTechniqueinContractionChannelwithJet

2、ZhouLeisheng，ZhuHuiren，YangQi，LiChunlin(SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechniealUniversity，Xi'an710072，China)擒要：将航空发动机进气道支板冲击腔简化和放大为一带射流的收缩型通道，并采用最新窄带热色液晶全表面瞬态测温技术对其内表面进行冲击换热实验，具体研究了射流雷诺数、孔径及孔间距变化对努赛尔数分布及大小的影响。实验结果表明：射流雷诺数的增大、孔径的增大及孔间距的减少均使通道内部换

3、热得以加强，但努赛尔数分布的变化及平均努赛尔数的增幅不尽相同；并且侧壁换热受孔间距影响最大，前缘换热则受射流雷诺数的影响最大。关键词：航空发动机；射流冲击；换热；液晶；瞬态中图分类号：V231．1文献标识码：AAbstract：Anewtypetransientmeasurementtechniqueusinganarrow-bandthermochromicliquidcrystal(TLC)isemployedtOcarryOutaheattransferexperimentinacontract

4、ionchannel。whichissetupbypredi—gestingandmagnifyingthestrutintheinletofanaeroengine．TheeffectoftheReynoldsnumber，diameterandspacingofimpingementholesonNusseltnumberdistributionandmagnitudeontheinnersurfacesofthechannelisstudied．Theresultsshowthatheattra

5、nsferofeveryinnersurfaceisstrengthenedwiththeincreaseoftheReynoldsnumberandthediameter，orthedecreaseofspacing，whilethedistributionofNusseltnRm-bersandtheincreaseofmeanNusseltnumbersarevaried．Inaddition，theprimaryfactordominatingtheheattransferonthesidew

6、allsisspacing，butfortheleadingedgeitistheReynoldsnumber．Keywords：aeroengine；jetsimpingement；heattransfer；liquidcrystal；transientstate航空发动机在低温含湿气流中工作时容易在进气道发生结冰，造成其性能的下降及故障的发生，因此必须采取防冰措施。通常采用的是气热防冰技术[1屯]，即从压气机引出--／b股高温高压空气对发动机进气道导向部件的内表面进行强制对流加热，并由开于侧壁上的

7、缝或小孔排出，在其外表面形成一层高温隔离膜，以防止结冰的发生。针对受限通道射流冲击特性的研究，国内外已做了大量的实验和计算工作，但是多数集中于对靶面的研究睁81。G．F．Marsters等[9]及D．&Kim等[103早期研究了二维缝偏置射流在平行平板表面的流动与换热情况，后来w．AMokhtar等[113采用3种结构进一步对二维缝偏置射流在平行平板表面流动结构进行了研究，其中一种结构是对缝射流在与缝口平行的两侧平板表面的流动情况进行探究，但这些也仅限于针对二维缝射流在平行平收稿日期：2008—11—

8、17：修订日期：2009—05—06通讯作者：周雷声E-mail：zhlesh2005@yahoo．com．cn板表面流动情况。本文在以上研究基础上，对带圆孔射流的梯形收缩通道的侧壁内表面及前缘壁面的换热情况同时开展较为细致的实验研究，采用最新热色液晶全表面瞬态测温技术[12]对整个测量表面的换热情况进行测量，较直观地展示了近壁面流动与壁面换热特性的密切关系。1实验系统及方法图1所示的是进气道支板内部流动示意图，热气先通入溢流腔对支板内表面进行强制对流加