【摘 要】
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随着航空航天事业的不断发展,人们对发动机的性能的要求在不断提高,但限于高温材料的发展,发动机热端部件的冷却问题亟待解决。目前先进的航空发动机多采用在叶片内冷通道内安装肋片来增强叶片内部冷气的湍流,以提高冷气对叶片的冷却效果,达到保护叶片不受高温燃气侵蚀,从而达到延长发动机寿命的目的。本文通过实验与数值模拟相结合的方式研究了异形肋化通道中肋角度、肋间距比、入口雷诺数等参数对于肋化通道流动换热特性的影
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随着航空航天事业的不断发展,人们对发动机的性能的要求在不断提高,但限于高温材料的发展,发动机热端部件的冷却问题亟待解决。目前先进的航空发动机多采用在叶片内冷通道内安装肋片来增强叶片内部冷气的湍流,以提高冷气对叶片的冷却效果,达到保护叶片不受高温燃气侵蚀,从而达到延长发动机寿命的目的。本文通过实验与数值模拟相结合的方式研究了异形肋化通道中肋角度、肋间距比、入口雷诺数等参数对于肋化通道流动换热特性的影响,得到以下结论:1)随着入口雷诺数的增大,异形肋化通道的Nu数逐渐增大,流阻系数逐渐降低,但是降低的幅度逐渐减小。2)随着入口雷诺数的增大,异形肋化通道的综合换热性能逐渐降低,但是变化幅度很小。3)随着肋角度的增加,通道的Nu数并非单调变化,当肋角度为90°(直肋)时,通道的Nu数最低,这是因为直肋对冷气在临近肋间几乎没有横向流速,冷气速度低,换热效果差。4)当肋角度为60°时,通道的Nu数最大,此时部分冷气通过细缝流入肋间区域,与肋对冷气的导流作用同向,所以肋间冷气横向速度大,换热效果好,且综合换热性能最好;当肋角度为120°时,由于通道的非对称性,壁面温度分布与60°时并非对称,它的壁面温度梯度更大。5)随着肋间距比的减小,通道的流阻系数先增加后减小。肋间距比越小,通道中肋的数量就越多,对通道中冷气的扰动就越剧烈,所以通道的流阻系数就越大。但是当肋间距比过小时(p/e=3),通道的流阻系数反而降低。6)随着肋间距比的减小,通道壁面Nu数有所上升,但是上升幅度不大。当肋间距比为3时,通道的综合换热性能最好。7)在异形肋化通道的起始处,通道壁面Nu数受肋角度、肋间距比的影响较小。
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