● 摘要
在现代航空发动机中，增加涡轮前温度是提高推重比的有效途径。但是，随着涡轮叶片热负荷的增加，其可靠性和工作寿命都将大幅度下降。为保障工作叶片安全可靠的工作，必须采取有效的冷却措施。国内外针对带气膜出流的转子叶片前缘冲击冷却流动与换热的研究，总结了不同简化模型下各影响参数的规律，为实际发动机涡轮叶片设计提供了依据。但对于旋转对前缘腔的流动和换热研究却严重缺乏。本文采用数值计算方法重点探讨了旋转对流动和换热的影响规律，并对旋转产生附加力的影响进行了机理性研究。除此之外，通过比较以往各种前缘腔简化后的实验模型，结合数值模拟方法设计了新的实验件模型，此模型具有较高的实验利用和机理研究价值。 研究结果表明：(1)旋转状态下，冲击面上椭圆形换热等值线会顺时针偏转，旋转数越大，偏转越剧烈。随着旋转数增大，主流扩散剧烈，降低了冲击强化对流换热效果，使前缘腔面平均换热强度下降。这两点和国内外实验研究结果完全符合。(3)旋转数增大，叶片前缘腔压力面换热强度先升高后减弱；而吸力面基本是先减弱后升高。 (4)随着转数增大，离心力做功明显，使得叶尖处气膜出流量大于叶根，而叶根区域换热逐渐高于叶尖区域。(5)叶片转角β对于前缘腔冲击流动影响很大，当β>0，冲击来流受哥氏力影响偏向叶尖区及压力面；β
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