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1、第31卷2010年第7期7月航空學(xué)報(bào)ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTlCASlNlCAV01．31NO．7July2010文章編號(hào)：1000-6893(2010)07—1360—06帶錐形擴(kuò)張支孔射流氣膜冷卻效率數(shù)值模擬李廣超，張魏，彭大維，王成軍(沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院動(dòng)力與能源工程學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110136)NumericaISimulationofFiImCoolingEffectivenesswithConicaIExpandedBranchHolesLiGuangchao，ZhangWei，PengDawei。WangChengjun(Aeroen
2、gineandEnergyEngineeringCollege，ShenyangInstituteofAeronauticalEngineering，Shenyang110136。China)摘要：為了探討由圓柱孔和錐形支孑L組成的雙出I：I孔射流氣膜冷卻特性，利用商業(yè)軟件對(duì)氣膜冷卻下的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行i維數(shù)值模擬。主流雷諾數(shù)為10000，吹風(fēng)比變化范圍為0．5～2．0。計(jì)算得到了冷卻效率云圖、冷卻效率徑向平均值以及近壁面處流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布。研究結(jié)果表明，圓柱形孑L射流的冷卻效率數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得非常好，雙出口孔射流的冷卻效率相對(duì)于圓柱形孔射流的冷卻效率明顯提高
3、，徑向分布非常均勻。雙出I=I孔射流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)和單圓柱孔射流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)明顯不同。隨著吹風(fēng)比的增加，冷卻效率增大。基于冷卻效率的最佳吹風(fēng)比為1．5。關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；渦輪葉片；氣膜冷卻；雙出口孔；冷卻效率；數(shù)值模擬中圖分類號(hào)：V231．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AAbstract：InordertOunderstandtheperformanceoffilmcoolingwithdouble-outletholes。whichiscomposedofacylindricalholeandaconicalhole，three-dimensionalsimulationsofflowan
4、dtemperaturedistributionswithfilmcoolinghavebeenstudiedbycommercialcode．ThemainstreamReynoldsnumberis10000andtheblowingratiovariesfrom0．5tO2．0．Thefilmcoolingeffectivenesscontour，laterallyaveragedfilmcoolingef-fectiveness，andtheflowandtemperaturedistributionsnearthesurfacehavebeenobtained．
5、Theresultsshowthatthefilmcoolingeffectivenesswithcylindricalholeinjectionagreeswellwiththeexperimentaldata．Thedouble-outletholeinjectionsprovideveryhighandlaterallyuniformfilmcoolingeffectivenessascomparedtOthecaseofcylindricalholeinjections．Theflowwithdouble-outletholeinjectionissignific
6、antlydifferentfromthatwithcylindricalholeinjection．Theincreasingblowingratiocausestheincreasingfilmcoolingeffective—ness，andtheoptimalblowingratiois1．5．Keywords：aeroengine；turbineblade；filmcooling；double-outlethole；coolingeffectiveness；numericalsimu一】ation在高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常要進(jìn)行氣膜孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)
7、計(jì)重點(diǎn)是利用盡可能簡(jiǎn)單的氣膜孔結(jié)構(gòu)達(dá)到較好的冷卻效果。渦輪葉片上主要使用的是圓柱形氣膜孔[卜6
8、。圓柱形孔加工簡(jiǎn)單，但氣膜孔出1：1的對(duì)漩渦流動(dòng)導(dǎo)致冷卻效率較低。20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了出口擴(kuò)張形孑L，出口擴(kuò)張降低了冷氣在孔出El的動(dòng)量，從而減弱了冷氣射流和高溫燃?xì)獾膿交斐潭?，冷卻效果得到了明顯改進(jìn)口。10
9、。但是孔形加工比較困難，使葉片成品率下降，成本增加。21世紀(jì)又出現(xiàn)了以圓柱形孔為主體的各種冷卻結(jié)構(gòu)，如在圓柱形孔出口加橫向槽[1¨，在圓柱形孔上游加突收稿日期：2009—07—20；修訂日期：2009—09—30基金項(xiàng)目：沈
