题目：涡轮导向叶片上下缘板的流动与换热分析

在现代高性能航空发动机设计中，涡轮导叶端壁的冷却问题逐渐引起了人们的关注。端壁附近强烈的三维流动如通道涡和马蹄涡等二次流现象,使得这一区域的气膜冷却难以有效实施。采用叶栅前缘上游端壁或叶珊通道内开设多排气膜孔，并以较高的吹风比喷射冷气的这种气膜冷却方式不但可以对整个端壁实现较好的冷却，而且能够有效地抑制通道二次流的形成和发展。本课题对发动机涡轮叶栅端壁带气膜冷却模型，进行了数值模拟。对比比较了叶栅端壁上游开设圆柱形孔排，前向扩张孔排和新型新型前向扩张缝结构对涡轮叶栅端壁冷却效率的影响。研究发现，新型新型前向扩张缝结构在吹风比为1.0，2.0和3.0时对涡轮叶栅前缘的冷却效率都要高于圆柱形孔和前向扩张孔结构。 对于真实发动机叶栅端壁模型，采用数值计算的方法研究了了设计点状态，最大气动负荷状态，最大热负荷状态，最小气动负荷状态下的端壁对流换热情况，得到了涡轮叶栅端壁对流换热系数和气膜冷却效率的分布，并发现了端壁气膜孔的布置规律。用新型新型前向扩张缝结构改进了真实发动机叶栅端壁模型，发现叶栅端壁前缘的气膜冷却效果得到大幅提高。 实验测叶栅端壁对流换热系数的方法主要有两种：稳态法和瞬态法。传统的稳态测试方法存在测试时间长，热流无法保证均匀等问题。特别是本试验件端壁气膜孔较多，在气膜孔附近的热流无法保证均匀。瞬态法不要求换热达到稳定，实验时间较短，对设备能力的要求较稳态测试技术低，被选为测量叶栅端壁对流换热系数的实验方法。