定出流面积条件下气膜冷却孔型的研究
发布时间：2020-07-14 07:07
【摘要】：本文采用数值模拟的方法,在保持冷却射流出口面积不变的条件下,分析比较了圆柱形孔、扇形孔、双射流孔和带双肩形孔这几种气膜孔的冷却效果。研究结果表明:对于圆柱形孔,气膜冷却效率在吹风比M=0.5左右效率较高;对于扇形孔,在对应圆柱形孔吹风比M=1.5时的效率要优于低吹风比情况;对于双射流孔和带双肩形孔,在对应圆柱形孔吹风比M=1.0时的冷却效果更好。原因在于高吹风比情况下,圆柱形孔结构中冷却射流与高温主流形成较强的肾形涡,会使冷却气体脱离壁面,并将高温主流卷入冷却气膜层,从而破坏冷却效果,而扇形孔、双射流孔以及带双肩形孔能有效地抑制肾形涡对冷却流的提升作用,从而保持冷却气膜的贴壁性,提高了气膜冷却效率。
【图文】：
１７１２逦工程热物理学报逦３７卷逡逑对于气膜冷却而言，在利用相同的冷却气体量逦形孔、双射流孔和带双肩形孔，如图２所示。其中，逡逑的条件下，通过改变冷却流出口孔型来获取最大的逦扇形孔见图２（ｂ），与已有研究中的扇形孔晸结构类逡逑冷却效果一直是气膜冷却研究的重要内容。然而目逦似；双射流孔见图２（ｃ），由两个小的圆孔组成，其展逡逑前的研究［４＿７１大多都是基于相同吹风比条件下的研逦向复合角为４５°；带双肩形孔见图２（ｄ），由一个大孔逡逑究，即都是在保证气膜孔根部圆柱孔直径相等，而逦带两个小孔组成，都为圆柱孔，且与水平方向呈３０°逡逑实际的出流面积并不相等，因此在相同吹风比的情逦夹角。逡逑况下，其实际射入主流的出流速度并不相等。以研究逡逑
１７１２逦工程热物理学报逦３７卷逡逑对于气膜冷却而言，在利用相同的冷却气体量逦形孔、双射流孔和带双肩形孔，如图２所示。其中，逡逑的条件下，通过改变冷却流出口孔型来获取最大的逦扇形孔见图２（ｂ），与已有研究中的扇形孔晸结构类逡逑冷却效果一直是气膜冷却研究的重要内容。然而目逦似；双射流孔见图２（ｃ），由两个小的圆孔组成，其展逡逑前的研究［４＿７１大多都是基于相同吹风比条件下的研逦向复合角为４５°；带双肩形孔见图２（ｄ），由一个大孔逡逑究，即都是在保证气膜孔根部圆柱孔直径相等，而逦带两个小孔组成，都为圆柱孔，且与水平方向呈３０°逡逑实际的出流面积并不相等，因此在相同吹风比的情逦夹角。逡逑况下，其实际射入主流的出流速度并不相等。以研究逡逑最多的圆柱孔和扇形孔为例，扇形孔的出流面积要逡逑比圆柱孔大，因而在相同吹风比的情况下，扇形孔逦ＣＪ５＿＿＿＿＿Ｃ３逡逑出流处冷却气体的速度要小于圆柱孔。一般地，当逡逑冷却流速度变小时，其穿透到主流气体中的能力将逦Ｉｓ逡逑减弱，冷却气流贴壁性会好于速度大的状态。因此，逦。逦：。逡逑更公平的比较应该是让气膜孔出流面积相等的情况逦＼°逡逑下，比较不同结构孔型的气膜冷却效果。逡逑本文采用数值模拟的方法，在保持冷却气体流逦Ｉ逡逑量和出流面积都相等的条件下，分析在对应圆柱形逦（ｂ）ｍｎ逡逑孔吹风比Ｍ＝０．５，邋１．０，邋１．５三种情况下，不同孔型的逦％－－－－厂逡逑气膜冷却效果。逦逦逡逑１计算模型逦，分逦Ｑ：Ｐ：Ｖ：0Ｐ逡逑么，逦0：：：：：：：0逡逑１．１物理模型逦ｆ逦：、逡逑本文所采用物理模型如图１所示。高温气体从逡逑主流通道入口进入计算区域，冷却气体则从下方的
Ｕ逡逑条件不变，通过改变冷却流的流量，研究在对应圆逦ｅ邋ｍＬ逡逑图２气膜结构示胃网逡逑柱孔不同吹风比情况下孔耐气膜冷却的施逦Ｆｉ，邋Ｊ邋ＰＨ＾：ＳＳ；ｌｅｔｒｙ逡逑逦＾流动方向逦１．２邋１膜冷却效率逡逑气麟却效率定义见式⑴：逡逑娜Ｖ丨丨；＼，}保体危哄微佩义狭魅丝阱纹渲校颍幔魑槐；け诿婢任露龋斟澹裕舴直鹞义贤迹蔽锢砟Ｐ湾沃髁骱屠淙戳鹘谖露取Ｔ诒疚牡难芯恐校捎缅义希疲椋纾澹卞澹校瑁螅椋悖幔戾澹停铮洌澹戾魏嵯蚱骄世唇蟹治觯渫臣品段缤迹乘荆义掀渲校体澹藉澹叮俊＃奈仓椎闹本丁ｅ义衔锢砟Ｐ偷某叽绮问阂岳淙戳魅肟诘纳涎匚义献暝憬⒆晗担缤迹彼尽Ｑ刂髁髁鞫较蝈义衔煞较颍淙戳魅肟诜较蛭海较颍怪庇诳缕藉危茫疱五五义厦娣较蛭撤较颉Ｆ渲校髁魍ǖ廊肟谖挥冢幔哄澹藉濉埃卞危茫牛惧危迹椋五义希椋睿隹谖挥冢唬簦剑埃玻靛澹怼？悸堑ヅ牛掣隹椎那榭觯危掊危海哄五义峡准渚啵担保担剑场Ｒ栽仓慰孜榷曰迹淇拙段邋五五五义希模剑靛澹恚恚胨椒较虺剩常
本文编号：2754665
【图文】：
１７１２逦工程热物理学报逦３７卷逡逑对于气膜冷却而言，在利用相同的冷却气体量逦形孔、双射流孔和带双肩形孔，如图２所示。其中，逡逑的条件下，通过改变冷却流出口孔型来获取最大的逦扇形孔见图２（ｂ），与已有研究中的扇形孔晸结构类逡逑冷却效果一直是气膜冷却研究的重要内容。然而目逦似；双射流孔见图２（ｃ），由两个小的圆孔组成，其展逡逑前的研究［４＿７１大多都是基于相同吹风比条件下的研逦向复合角为４５°；带双肩形孔见图２（ｄ），由一个大孔逡逑究，即都是在保证气膜孔根部圆柱孔直径相等，而逦带两个小孔组成，都为圆柱孔，且与水平方向呈３０°逡逑实际的出流面积并不相等，因此在相同吹风比的情逦夹角。逡逑况下，其实际射入主流的出流速度并不相等。以研究逡逑
１７１２逦工程热物理学报逦３７卷逡逑对于气膜冷却而言，在利用相同的冷却气体量逦形孔、双射流孔和带双肩形孔，如图２所示。其中，逡逑的条件下，通过改变冷却流出口孔型来获取最大的逦扇形孔见图２（ｂ），与已有研究中的扇形孔晸结构类逡逑冷却效果一直是气膜冷却研究的重要内容。然而目逦似；双射流孔见图２（ｃ），由两个小的圆孔组成，其展逡逑前的研究［４＿７１大多都是基于相同吹风比条件下的研逦向复合角为４５°；带双肩形孔见图２（ｄ），由一个大孔逡逑究，即都是在保证气膜孔根部圆柱孔直径相等，而逦带两个小孔组成，都为圆柱孔，且与水平方向呈３０°逡逑实际的出流面积并不相等，因此在相同吹风比的情逦夹角。逡逑况下，其实际射入主流的出流速度并不相等。以研究逡逑最多的圆柱孔和扇形孔为例，扇形孔的出流面积要逡逑比圆柱孔大，因而在相同吹风比的情况下，扇形孔逦ＣＪ５＿＿＿＿＿Ｃ３逡逑出流处冷却气体的速度要小于圆柱孔。一般地，当逡逑冷却流速度变小时，其穿透到主流气体中的能力将逦Ｉｓ逡逑减弱，冷却气流贴壁性会好于速度大的状态。因此，逦。逦：。逡逑更公平的比较应该是让气膜孔出流面积相等的情况逦＼°逡逑下，比较不同结构孔型的气膜冷却效果。逡逑本文采用数值模拟的方法，在保持冷却气体流逦Ｉ逡逑量和出流面积都相等的条件下，分析在对应圆柱形逦（ｂ）ｍｎ逡逑孔吹风比Ｍ＝０．５，邋１．０，邋１．５三种情况下，不同孔型的逦％－－－－厂逡逑气膜冷却效果。逦逦逡逑１计算模型逦，分逦Ｑ：Ｐ：Ｖ：0Ｐ逡逑么，逦0：：：：：：：0逡逑１．１物理模型逦ｆ逦：、逡逑本文所采用物理模型如图１所示。高温气体从逡逑主流通道入口进入计算区域，冷却气体则从下方的
Ｕ逡逑条件不变，通过改变冷却流的流量，研究在对应圆逦ｅ邋ｍＬ逡逑图２气膜结构示胃网逡逑柱孔不同吹风比情况下孔耐气膜冷却的施逦Ｆｉ，邋Ｊ邋ＰＨ＾：ＳＳ；ｌｅｔｒｙ逡逑逦＾流动方向逦１．２邋１膜冷却效率逡逑气麟却效率定义见式⑴：逡逑娜Ｖ丨丨；＼，}保体危哄微佩义狭魅丝阱纹渲校颍幔魑槐；け诿婢任露龋斟澹裕舴直鹞义贤迹蔽锢砟Ｐ湾沃髁骱屠淙戳鹘谖露取Ｔ诒疚牡难芯恐校捎缅义希疲椋纾澹卞澹校瑁螅椋悖幔戾澹停铮洌澹戾魏嵯蚱骄世唇蟹治觯渫臣品段缤迹乘荆义掀渲校体澹藉澹叮俊＃奈仓椎闹本丁ｅ义衔锢砟Ｐ偷某叽绮问阂岳淙戳魅肟诘纳涎匚义献暝憬⒆晗担缤迹彼尽Ｑ刂髁髁鞫较蝈义衔煞较颍淙戳魅肟诜较蛭海较颍怪庇诳缕藉危茫疱五五义厦娣较蛭撤较颉Ｆ渲校髁魍ǖ廊肟谖挥冢幔哄澹藉濉埃卞危茫牛惧危迹椋五义希椋睿隹谖挥冢唬簦剑埃玻靛澹怼？悸堑ヅ牛掣隹椎那榭觯危掊危海哄五义峡准渚啵担保担剑场Ｒ栽仓慰孜榷曰迹淇拙段邋五五五义希模剑靛澹恚恚胨椒较虺剩常
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