平板传热对气膜冷却的影响.pdf

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1、应用与i式验·机械研究与应用·平板传热对气膜冷却的影响邓丽，赵志军(上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093)摘要：对不同平板厚度的圆柱孔平板气膜冷却模型进行了数值研究，其中冷却空气入射角均为35。，湍流模型采用Standardk-8湍流模型。所研究的模型分为单孔模型和排孔模型，板的厚度分为4mm、2ram及0mm。文章的重点在于分析平板的传热对气膜冷却效果的影响，研究结果显示气膜冷却效率沿主流方向逐渐降低，当吹风比为0．8时冷却效率最高，平板内部导热对气膜冷却效率及平面温度分布有较大影响。关键词：气膜冷却；数值模拟；吹风比；平板厚度；传热中图分类号：TH12文献标识码：A文

2、章编号：1006-4414(2011)03-0087-04HeattransferinfluenceoftheplateonmmcoolingeficiencyDengLi。ZhaoZhi—jun(Schoolofenergy&powerengineering，universityofShanghaiforscienceandtechnology，Shanghai，China)Abstract：Numericalre~oxehhasbeencarriedoutonfilmcoolingeficiencyoftheplatewithinclinedcylinderhole．During

3、thenumericalrG~earehstandardk-eturbulencemodelwasempl~edandtheincidenceangleofthecoolingairis35。．ThephysicalmodelsincludesoleholeandlOWholesmodelsandthethicknessoftheplateis4mm、2mmand0ram．HeattransferinfluenceoftheplateOilfilmcolingeficiencyismainlyanalyzed．Tileresultsshowthatthefilmcohngeffici

4、encyisreducedalongthemainstreamdirection，andthebestfilmcoolingeficiencycomesupwhentheblowingratioisabout0．8，andthefilmcoolingeficiencyisinfluencedbyheatconductionoftheplateobviously．Keywords：filmcooling；numericalstudy；blowingratio；thethicknessoftheplate；heattransferl引言大，冷却效率越低的结论。文献[7]应用Standar

5、dk一气膜冷却是一种应用广泛的冷却技术，它通过在湍流模型模拟了不同吹风比下的平板气膜冷却情高温部件表面开设小孔，将冷却介质以横向射流形式况，得出吹风比在0．35～0．45之间时射流孑L中心轴注入主流中，在主流的压迫作用下，射流弯曲并覆盖线上的冷却效率最高，而吹风比在0．55～0．65之间于高温部件表面，形成一个低温气膜，从而对高温部时射流孔下游区域的横向平均效率较高。文献[8]件起到隔热和冷却作用¨]。对气膜冷却效率的研究采用FNM(fullnon2matched)形式的蝶形结构化网主要有实验和数值模拟两种方法，基于计算流体力学格研究了不同吹风比条件下的流场情况，计算结果表后者发展较

6、快，与实验方法相比该方法可获得更详细明随着吹风比的不断增大，由于卷吸作用的增强，的信息，并作为实验的补充】。现有的数值模拟研射流大部分脱离壁面与主流进行掺混使得气膜冷却究多是关于不同的孔形状、孔分布及吹风比等对气膜效率不断降低。目前研究平板传热对气膜冷却效果冷却的影响。文献[3]用数值研究法比较了在35。人影响的文章不多。现阶段关于气膜冷却的研究绝大射角情况下不同孔形平板气膜冷却情况。文献[4]部分集中在采用实验或提取数值的手段来对绝热壁使用压力敏感漆(PSP)技术对不同孔形状的平板气面的情况研究，但在实际情况中叶片是有厚度的，所膜冷却进行了实验研究，结果表明圆孔在高吹风比以研究具有

7、一定厚度平板的导热对气膜冷却效果的时，冷却气流易吹离表面，冷却效果较差。文献[5]影响是有必要的。笔者采用数值模拟的方法对具有采用realizable后一占模型，分析了各种孔排结构在不一定厚度的圆柱孔平板的气膜冷却情况进行研究。同吹风比下对气膜冷却效率的影响。文献[6]对孔2数值计算模型与方法间距分别为p／d=2及p／d=4两种几何参数下的圆2．1数值计算模型柱形气膜孔，在不同动量比下的射流流动情况和冷却单孑L平板几何模型平面图如图1(a)所示，排孔效果进