气膜-发散冷却结构冷却效果的实验研究.pdf

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1、第46卷第4期2014年8月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&Astronautics气膜一发散冷却结构冷却效果的实验研究杨卫华1卢聪明2郑建文2(1．南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室，南京，210016；2．中国航空动力机械研究所，株洲，412002)V01．46No．4Aug．2014摘要：为了研究气膜一发散组合冷却结构的冷却特征，设计了5种组合冷却结构形式，采用实验的方法对气动参数和几何参数对冷却效率的影响规律开展了研究，结果表明：(1)由于

2、气膜的存在使得发散冷却的起始段冷却效率有很大的提高，极大提高了发散冷却结构的整体冷却效率；(2)随着发散孔纵向间距的增大，发散段整体冷却效率逐渐降低，但对发散冷却起始段的影响不大；(3)发散孔复合角对冷却效率对冷却效率的影响随吹风比的变化而变化，在小吹风比时，45。复合角的冷却效率最高；在吹风比较大时，在发散冷却段的中后部，0。复合角的冷却效率最高。关键词：航空发动机；火焰筒冷却；气膜一发散组合冷却；冷却效率中图分类号：V231．1文献标志码：A文章编号：1005-2615(2014)04-0517—07Experiment

3、alInvestigationonCoolingEffectivenessofFilm-EffusionCoolingYangWeihua1，LMCongming2，ZhengJianwen2(1．JiangsuProvinceKeyLaboratoryofAerospacePowerSystem，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China；2．ChinaAvationPowerplantResearchInstitute，Zhuzhou，

4、412002，China)Abstract：Inordertostudythecoolingcharacteristicsoffilm—effusioncombinationcoolingstructure，threekindsoftestpiecesaredesigned．Theircoolingeffectivenessisinvestigatedbyexperimentalmeth—odwithinfraredcameras．Theexperimentalresultshowsthat：(1)thecoolingfil

5、mfromthefilmslotimprovescoolingeffectinthebeginningregionoftheeffusioncooling，whichlargelyincreasestheinte—gratedfilm—effusioncoolingeffectiveness，(2)thecoolingeffectivenessisgraduallydecreasedwiththein—creaseoftheeffusionholespace，(3)theeffusionholeanglehasalargee

6、ffectonthecoolingeffective—ness，andthecoolingeffectivenessisthehighestwhentheeffusionholeangleis45。．But，atahigherblowingratio，thecoolingeffectivenessreachesthehighestinthemidandtailoftheeffusioncoolingre—gionwiththeeffusionholeangleof0。．Keywords：aeroengine；combusti

7、oncooling；film—effusioncooling；coolingeffectiveness燃烧室是航空发动机中工作温度最高、寿命最短的部件。火焰筒是燃烧室的主要组成部件，也是发动机中受温度载荷最高的部件，在火焰筒中燃烧温度可达2000。C以上。火焰筒在高温燃气作用下会产生很大的热应力、蠕变应力和疲劳应力，从基金项目收稿日期作者简介通信作者而导致火焰筒发生变形、裂纹、皱曲、局部过热掉块等故障。据统计，发动机的一半以上的故障来自火焰筒。对于镍基合金材料的火焰筒，其允许工作温度约为850～900。C。为了降低火焰筒的温

8、度和温度梯度，保证其工作的可靠性和延长其使用寿命，：国家自然科学基金(51276088)资助项目；航空科学基金(2012ZB52025)资助项目。：2014—06—05；修订日期：2014—07一IO：杨卫华，男，博士，教授；主要从事航空发动机热端部件热防护技术研究。：杨卫华，E-mail