内部横流对外部气膜冷却特性的影响.pdf

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1、内部横流对外部气膜冷却特性的影响骆剑霞，朱惠人，刘存良，贾广森(西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072)EffectofInternalCrossflowonFilmCoolingPerformanceLUOJianxia，ZHUHuiren，LIUCunliang，JIAGuangsen(SchooIofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)摘要：针对内部光滑横流通道，分析对比了内部fectivenessisabout18

2、0％higherthanthecase横流(Rer~=50000，100000)对外部气膜冷却特性的withReDh一50000．影响。采用瞬态液晶测试技术获得了气膜孔下游表Keywords：crossflow；filmcoolinghole；dis—面换热系数与气膜冷却效率分布，并测量了气膜孔的chargecoefficient；filmcoolingeffectiveness；heat流量系数。随着内部横流的增大，气膜孔流量系数下transfercoefficient降，气膜孔下游表面换热系数增高。关于气膜冷却效率，当吹风比为0

3、．5时，小横流条件下气膜冷却效率0引言高于大横流条件；随着吹风比的增加，增强内部横流反而增加了下游气膜冷却效率，尤其是在吹风比为2在现代航空发动机中，涡轮前温度已高于叶片时，展向平均冷却效率提高了约180。材料的熔点，因而必须采用高效的冷却技术。大多关键词：横流；气膜孑L；流量系数；冷却效率；换数涡轮叶片冷却方式均为内外综合冷却，包括复杂热系数的内部冷却通道与外部的气膜孔结构。目前，一般中图分类号：V231．1研究大多都是针对单独内部冷却或单独外部冷却文献标识码：A展开，两者分别有着大量的研究成果。但是关于内文章编号：1001—22

4、57(2014)07—0011一O4外冷却结构之间相互影响的研究比较少。掌握内Abstract：Differentinternalcrossflow(ReDh一外流之间的相互影响机理，协调优化内外冷却结50000，100000)havebeencomparedtofindout构，才能设计出更高效的叶片冷却方式。theeffectontheexternalfilmcoolingperformance内外流之间的相互影响可以分为2部分内basedonthemodelofsmoothsecondaryflowchan—容口，一是关于气膜

5、孔出流对内部流动与换热影nelwitherossflow．Thelocalsurfacefilmcooling响的研究，二是关于内部流动对外部气膜冷却特性effectivenessandheattransfercoefficientwere影响的研究。在此，分析对比了内部横流对外部气measuredwithatransientliquidcrystaltechnique．膜冷却特性的影响。Dischargecoefficientoffilmholehasalsobeen1研究方法measured．Withtheincreaseofi

6、nternalcrossflow，dischargecoefficientdecreases，andheattransferis1．1实验系统enhanced．Aboutthefilmcoolingeffectiveness，实验系统结构如图1所示。在系统中，二次流resultofthesmallcrossflowcaseishigherthanthe与主流分别由离心风机提供。othercaseatBr一0．5；atthecontrary，filmcool—主流流人实验台稳定段和收缩段A后，均匀地ingeffectivenessis

7、higheratthestrongercrossflow通过快速加热器，在加热器内得到均匀一致的加case，especially，thelateralaveragefilmcoolingef一热。快速加热器之后还有一段收缩段B，以确保均匀稳定的主流流人实验测量段。实验测量段横截收稿日期：2014—03—26‘面尺寸为220mm×80mm。为了消除加热器对主基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(2O13cBO357O2)；国家自然科学基金资助项目(51306162)流边界层带来的影响，在实验测量段人口处一侧的《机械与电子}201

8、4(7)·11·数下降。内部横流的影响主要是改变了气膜孔进effectsontheareo—thermalcharacteristicsofrib口速度分布，但是气流在气膜孔内流动会在一定程roughenedcoolingchanne