题目：金属多孔隙材料为基体的发散冷却叶片实验研究

提高燃气轮机进口温度是提高燃气轮机效率的关键技术之一，相应地对叶片承受高温的要求越来越高。因此发展先进的冷却技术尤为关键。对于叶片外表面的冷却，现有的气膜冷却发展很成熟，为了继续提高发动机性能，无法再增加冷气供应量，要继续提高气膜冷却效果是很难的，同时气膜冷却也有其局限性。发散冷却拥有理论上的最优冷却效果，可由于一些技术问题如微尘颗粒堵塞气膜微孔和大长径比气膜微孔的加工难度很大，严重限制发散冷却叶片的应用。金属多孔材料其良好的过滤颗粒性能和微孔加工的天然优势为发散冷却的应用提供了最有潜力的发展方向。

本文在总结国内外发散冷却及多孔材料相关研究的基础上，选择烧结金属丝网多孔材料作为发散冷却叶片的基体材料，针对发散冷却的特点，设计并搭建了研究金属丝网内部流动换热特性以及用于发散冷却的实验台，对其流动换热特性和发散冷却效率进行了初步研究，同时对以烧结金属丝网真实几何为基础的内部流动换热特性进行了数值模拟，为发散冷却后续研究打下了基础。

流动实验研究结果表明：空气流过金属丝网压降随流量增加非线性增大，而相同流量时，压降随孔隙率降低而增加，增幅随流量增大而增大；摩擦因子f随Re增加而非线性降低并最后趋于一个稳定值，孔隙率对摩擦因子f影响较低；针对本文研究的斜纹密纹网，拟合出了摩擦因子的经验关系式。换热实验研究结果表明：空气流过金属丝网的Nu随着Re增大而增大；相同Re时，Nu随金属丝网孔隙率增大而增大。发散冷却实验结果表明，沿主流流动方向金属丝网表面温度逐渐降低，冷却效率逐渐升高，且在相同位置，冷却效率随着吹风比增大而升高。