题目：涡轮叶片微尺度通道流动换热特性实验方案研究

当今航空发动机性能飞速发展，而涡轮叶片材料受到承受温度的限制，这就对其内部冷却结构提出了更高的要求，微通道冷却结构可通过提高叶片的比表面积来增强换热效果。微通道中流动换热特性与常规尺度通道不同，不满足相似准则。故本文提出通过实验的方法研究微通道中微观尺度即表面粗糙度对其流动、换热特性的影响。对于微通道机理的研究，理论上单通道模型最为精确，但前人实验研究几乎都采用通道组模型而非单通道模型，故本文通过建立单微通道模型及微通道组模型分别进行验证，选择出更合理的模型并进行实验研究，所作工作与获得的结果如下：

1、本文分别设计出单通道及通道组实验模型，通过对实验细节、实验方案、数据处理进行分析设计，得到了试验件的模型参数：正方形通道截面，水力直径为0.4mm，空气为冷却介质，雷诺数范围为100~2000。

2、试验件的数值模拟结果表明，与通道组相比，单通道模型热损失高达70%，故该实验模型不适用。通道组模型因其实验数据测量便捷，热损失较小等优势满足实验要求。综上，使用通道组模型开展实验研究。

3、根据通道组模型的设计方案，搭建了实验台，并进行实验研究，发现通道组模型中转捩雷诺数提前，综合换热系数增大，这一结果对于涡轮叶片的冷却是非常有益的。