题目：涡轮叶片新内冷结构的实验研究

本文以实验的方法研究了小矩形通道内的换热及流阻特性，小矩形通道高度是15mm，宽度分别是1.2mm、1.0mm、0.8mm、0.6mm和0.4mm。实验采用水蒸气加热方案，给实验件制造等壁温条件，实验在雷诺数Re=8000～80000之间进行。实验结果表明：换热效果和流阻系数按当量直径由大到小依次增强，相对于光滑通道而言，小矩形通道的换热效果和流阻系数都有很大提高，Nu数分别提升了5-7倍、5-8倍、5 -9倍、6 -9倍和7-10倍，流阻系数相应的也分别提高了2倍、3倍、5倍、8倍和25倍左右；转捩雷诺数随着当量直径的减小而减小；以 作为指标来综合评价这五种强化换热结构，综合效果都在2.5以上，小通道宽度为1.0mm的综合效果最大，换热能力最大的小通道宽度为0.4mm的综合效果最低；综合效果都随着雷诺数的增加而减小；在相同雷诺数下，综合效果随小通道宽度的增加呈现先增大后减小的趋势。 此外，本文还将与小通道外形几何尺寸相同的，并且已经广泛用于涡轮叶片内冷通道的交错肋通道做对比，评价两种结构的优缺点。结果表明：小矩形通道的努塞尔数都比交错肋通道的努塞尔数高1~2.5倍左右；小矩形通道的综合效果都比交错肋通道的综合效果高2~3倍左右；小矩形通道的扩展表面积比交错肋通道的扩展表面积大4倍左右；单从重量来看，小矩形通道的肋重量比交错肋通道的肋重量大；对于小矩形通道宽度为1.2mm的实验件和交错肋041045的实验件来说，在肋重量基本相同的前提下，小矩形通道的换热能力比交错肋通道的换热能力强，阻力系数反而小；本文研究的小矩形通道内冷结构对设计航空发动机新型涡轮叶片内冷通道有一定的参考价值。