心形孔气膜冷却特性的数值模拟

发布时间：2018-06-24 06:12

  本文选题：心形孔 + 气膜冷却　； 参考：《航空动力学报》2016年06期

【摘要】：为进一步提高航空发动机热端部件的冷却效率,提出了心形气膜冷却孔结构,利用数值模拟分析心形孔的流场特性和冷却特性,并通过与常规圆形孔计算结果的对比,揭示心形气膜孔强化冷却的物理机制.计算结果表明:与圆形孔相比,心形孔能有效抑制反向旋转涡对的生成,冷却气流的贴壁效果得到明显提高,同时心形孔的扩展出口结构使得冷却气流在展向上的分布更为均匀,展向平均气膜冷却效率得到显著提高;在吹风比为0.5~2.0内,心形孔的全局平均冷却效率相对于圆形孔分别提高了70.93%,246.94%,598.9%和879.07%;从热流比分布来看,心形孔在吹风比为1.5下的热流比值最低,表征在吹风比为1.5下心形孔对壁面的保护效果最好.
[Abstract]:In order to further improve the cooling efficiency of hot end parts of aero-engine, the structure of heart-shaped gas film cooling hole is proposed. The flow field and cooling characteristics of heart-shaped hole are analyzed by numerical simulation, and the results are compared with those of conventional circular hole. The physical mechanism of enhanced cooling of heart-shaped gas film holes is revealed. The results show that compared with the circular hole, the heart-shaped hole can effectively suppress the formation of the reverse rotating vortex pair, and the wall adhesion effect of the cooling air flow is obviously improved. At the same time, the expanding outlet structure of the heart-shaped hole makes the cooling flow distribute more evenly in the spread direction, and the average film cooling efficiency in the transverse direction is improved significantly. The global average cooling efficiency of the heart-shaped hole is increased by 70.933% and 879.07%, respectively, compared with the circular hole, and the heat flux ratio of the heart-shaped hole is the lowest when the blowing ratio is 1.5, which indicates that the heart-shaped hole has the best protection effect on the wall when the blowing ratio is 1.5.
【作者单位】： 空军工程大学航空航天工程学院;中国人民解放军陆军航空兵研究所;空军工程大学训练部;中国人民解放军93066部队;
【基金】：国家自然科学基金(51276196)
【分类号】：V231.1

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本文编号：2060364