● 摘要
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，这就对其内部的冷却结构提出了更高的要求。由于认识到微小通道冷却结构对提高换热、改进综合换热效果的优越性，本文首先针对该结构在涡轮叶片中部和尾部中的应用进行了结构设计，然后为了分析该结构的换热和流阻特性，又进行了以下三方面的工作：1.采用数值计算的方法，针对涡轮叶片上应用的微小通道冷却结构模型进行了换热和流阻特性的分析，得到了微小通道宽高比和肋厚高比对其特性的影响：在满足航空发动机冷却要求的进口雷诺数下，即Re=11000时，若肋厚高比一定，则该冷却结构的综合换热效果随微小通道宽高比的增加先增加后减小；若微小通道宽高比一定，则该冷却结构的综合换热效果随肋厚高比的增加呈现先增加后减小的趋势。2.为了探讨改进的微小通道冷却结构模型性能的优劣，采用了数值计算和实验研究相结合的方法，得出微小通道冷却结构的换热和流阻特性改进前后相比并没有明显的变化。基于此在涡轮叶片中部应用该冷却结构时，可以在微小通道中部打断一定宽度，用来布置气膜孔，从而可以根据冷却要求灵活安排气膜孔的位置。3.主要采用数值计算的方法研究了涡轮叶片尾缘部分应用的一种微小通道冷却结构，对其流动和换热进行了分析研究。