● 摘要
发展耐温材料、采用先进冷却技术及提高冷气品质，是现代航空发动机热防护的三大有效手段。深入研究已有的冷却技术，能为叶片内冷设计提供理论依据，也具有重要的工程价值。本文在对旋转通道流动与换热的理论分析基础上，参考发动机原型实际工况，确定了实验参数范围。新建了高精度的旋转叶片内换热试验台，在进气装置、温度测量及压力测量等方面均有创新设计。实验模型采取了多项减小热损失的有效措施。实验模型设计新颖且符合工程实际，回转通道截面宽高比为1:2，肋片与主流方向夹角为60°，在前缘及尾缘面交错布置。实验研究了旋转状态下回转通道的流阻特性及雷诺数、旋转数、温度比对通道换热的影响，重点研究了不同雷诺数和旋转数条件下浮升力的影响，并与国际上最新类似文献进行了对比。研究结果表明：（1）哥氏力、浮升力与二次流综合作用，使旋转状态下径向出流通道和径向入流通道呈现不同的流动与换热特性。（2）通道阻力系数随旋转数的增大而单调上升，但上升的幅度越来越小；旋转数对阻力系数的影响存在一临界值。（3）雷诺数的增大强化了换热，当雷诺数大于25000时，雷诺数的改变不影响前缘与尾缘换热比的差异。（4）随旋转数的增大，径向出流通道前缘与尾缘的换热差异越来越大，而径向入流通道则基本不变。（5）温度比的增大不改变整个回转通道前缘和尾缘的换热沿程分布及换热比差异，但对径向出流与径向入流通道换热影响规律各不相同。