题目：导管冲击＋气膜出流流动换热数值研究

航空发动机的涡轮叶片是发动机中受力最大和温度最高的部件之一，其冷却问题一直是发动机叶片设计中的难点和关键。目前在高效发动机高压涡轮导向叶片内部, 普遍采用“冲击+气膜出流”复合冷却方式。影响这类发动机涡轮叶片内表面换热特性的主要因素有冷却结构的几何参数，以及冷却气体的气动参数。以往大多数学者对气膜的研究往往关注于气膜对叶片外表面的保护作用, 而对叶片内表面(冷气侧) 的换热研究较少，而且实验研究得到的结论说法不一。本文分别以单孔和多孔冲击冷却结构以及冲击+气膜复合冷却结构为研究对象，采用数值模拟的研究方法，对涡轮叶片的冷却问题进行了深入研究。本文首先以三个不同冲击孔数目的无气膜出流模型为研究对象，分析了沿流向冲击孔数目对于换热的影响规律。结果表明，在冲击腔内沿流向布置多排冲击孔的冷却效果要优于单孔冲击的冷却效果。同时，在相同冷却模型中，随着冲击雷诺数增大,对流换热是不断增强的。同时，通过改变气膜孔与冲击孔之间的相对位置等，展开了不同工况下有气膜孔出流的复合冷却结构的对流换热研究。研究发现，当气膜孔与冲击孔有一定距离时，可以加强对流换热。气膜孔与冲击孔的相对距离太小时，则会降低冲击射流的冲击冷却效率。对于冲击腔内沿轴向多排冲击孔结构，在下游的冲击孔需要考虑横流的影响。上游横流对下游冲击射流的影响导致冲击靶面换热呈现复杂的变化规律。随着横流流量的增加，冲击核心区对流换热系数分布呈现先增大后减小的趋势。