● 摘要
国内外开展了大量的在叶片静止条件下气膜冷却机理研究,得到了气膜气流在主流中的扩散规律,为叶片外换热的设计提供了依据。与此同时,也发现气膜出流对内部冷却通道也有强化换热作用。对于强化范围和强化比率,文献中说法不一。本文主要用实验的方法研究气膜出流比和开孔率对内换热影响规律。研究对象为矩形通道,换热单元包括两个直肋和其间的九个气膜孔,利用液晶测温技术得到静止条件下的温度场,并得到换热系数。通过大量的实验发现,气膜出流对换热有强化作用,气膜孔对通道平均换热影响也与其在肋间的位置有关,其中肋后孔的影响大于肋中孔和肋前孔。在不同的雷诺数下,开一个气膜孔时,得到出流比与换热强化比的关系,呈先增大后减小的趋势,出流比在6%和8%之间通道壁面内换热效果最好,且低雷诺数下增强换热的效果显著;研究孔边换热规律发现,在孔下游换热明显增强,从孔边开始到下游5倍孔直径处强化换热比在1.1倍以上;在雷诺数和出流比一定时,得到开孔率和换热强化比的关系,也呈先增大后减小的趋势,开孔率在2.5%和3%之间换热效果显著。
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