沖擊多斜孔壁中沖擊孔與多斜孔相對開孔位置對換熱特性的影響

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1、第43卷第l期2011年2月南Journal0京航空fNanjingUniver航slty天大學(xué)學(xué)報(bào)ofAeronautics&AstronauticsV01．43No．1Feb．20ll沖擊多斜孑L壁中沖擊孔與多斜孑L相對開孑L位置對換熱特性的影響張勃1李繼保2吉洪湖1帥海山1尚守堂2程明2(1．南京航空航天大學(xué)能源與動力學(xué)院，南京，210016；2．沈陽發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)研究所，沈陽，i10083)王艷麗2摘要：用數(shù)值計(jì)算的方法研究了沖擊多斜孔壁復(fù)合冷卻中沖擊孔與多斜孔相對開孔位置變化對換熱特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著

2、沖擊孔與多斜孔偏距位置變化，兩壁狹縫中沖擊效果變化顯著，多斜孔冷側(cè)壁面沖擊換熱系數(shù)分布規(guī)律發(fā)生相應(yīng)變化。偏距位置的變化會使得沖擊孔兩側(cè)多斜孔抽吸作用不對稱，導(dǎo)致位置較近的多斜孔側(cè)渦漩難以形成，削弱了換熱效果。當(dāng)多斜孔在沖擊孔兩例對稱分布時(shí)，總體換熱效果較好；而非對稱分布時(shí)，有利于局部換熱增強(qiáng)。關(guān)鍵詞：沖擊／多斜孔壁；燃燒室；偏距位置；抽吸作用中圖分類號：V231．1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1005—2615(2011)01—0025—05EffectofRelativePositionBetweenImpingi

3、ngHoleandeffusionHoleonHeatTransferCharacteristicsofImpinging／EffusionCompositeCoolingZhangB01，LiJiba02，JiHonghul，ShuaiHaishanl，ShangShoutan92，ChenMin92，WangYanli2(1．CollegeofEnergyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016

4、，China；2．ShenyangAeroEngineDesignInstitute，Shenyang，110083，China)Abstract：Theeffectofrelativepositionbetweenimpingingholeandeffusionholeisnumericallyinvesti—gatedonheattransfercharacteristicsofimpinging／effusiondoublewall．Resultsshowthatheattransfercharacteri

5、sticschangemuchcorrespondingtothechangesofrelativepositions．Wheneffusionholesaresymmetricallyplacedbesidesimpingingholes，itcausesbetterheattransfereffect．Thenon—symmetricalpositionincreasesthenon—symmetricalpumpingeffectanddecreasestheheattransfereffect．Keywo

6、rds：impinging／effusionhole；combustor；non-symmetricalposition；pumpingeffect隨著高溫升燃燒室技術(shù)的發(fā)展，組織燃燒所需用氣量不斷增加，使得可用于冷卻的空氣量相應(yīng)減少，給燃燒室冷卻帶來了一定的困難[I≈]。解決這一問題的一個(gè)有效的方法就是發(fā)展復(fù)合冷卻技術(shù)，沖擊一多斜孔壁復(fù)合冷卻正是一種高效復(fù)合冷卻方式。沖擊多斜孔壁復(fù)合冷卻方式由沖擊孔壁和多斜孔壁組成。在火焰筒冷側(cè)的壁為沖擊孔壁，在火焰筒燃?xì)鈧?cè)的壁為多斜孔壁，如圖1所示。冷卻氣體首先通過沖擊孔，對

7、多斜孔壁進(jìn)行沖擊冷卻，然后從多斜孔流出，在熱側(cè)壁面形成全覆蓋氣膜冷卻。多斜孔壁加強(qiáng)了冷卻氣流與多斜孔壁內(nèi)部的對流換熱，換熱效果大大提高。陳焱，胡婭萍等人[4]研究發(fā)現(xiàn)長菱形排布多斜孔的換熱效果好于正菱形排布。張靖周、徐磊等人口嵋]均得到?jīng)_擊冷卻通過氣流對冷卻壁面的高速沖擊，能夠有效增強(qiáng)換熱效果。Myers等口]貝4進(jìn)一步指出多斜孔壁增大了氣流收稿日期：2010—02—22；修訂日期：2010—10—25通訊作者：張勃，男，副教授，1976年12月生，E—mail：zhangbo—pe@nuaa．edu．cn。26

8、南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)第43卷冷Ⅵ峙}-抖與壁面的對流換熱，其與沖擊方式聯(lián)合使用可以更加增強(qiáng)冷卻效果。影響沖擊多斜孔復(fù)合冷卻方式換熱效果的因素主要包括單一因素和復(fù)合因素，前者主要指多斜孔壁、沖擊壁的開孔規(guī)律與布置形式等，而后者主要包括兩壁之間的相對位置關(guān)系。關(guān)于單一因素的研究比較翔實(shí)，而關(guān)于復(fù)合因素的研究則相對較少。張勃等凹3研究發(fā)現(xiàn)，沖擊多斜孔復(fù)合冷卻中沖擊孔壁與多斜孔壁