题目：涡轮叶片尾缘复杂通道的流动与换热特性研究

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。当叶片内的热应力与由于旋转产生的离心力造成的应力叠加在一起的时候，叶片极容易损坏，所以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，降低热负荷。本文深入研究了由于离心力的做功导致的流体温度升高所带来的影响，并得出结论：能量方程中的彻体力做功项以及动能的变化在理论分析中可以忽略，在研究中可以利用给出的公式对温度进行修正，以体现做功和动能变化的作用效果。本文通过对简化后的控制方程的无量纲化，总结了实验中的重要无量纲数，并分析了其作用和影响。发现在实验中雷诺数Re，旋转数Rt和浮力数Bo应该严格保证与叶片尾缘的真实工作情况下的值相等。研究中发现由于实验中几何条件与真实涡轮叶片的工作情况不能完全相似，会导致实验中的浮升力受到一定的影响，但这种影响是可以通过温度比调整的，实验中将通道内的温度比设置为按某一规律变化的就可以解决由几何不相似带来的问题。在上述理论分析的基础上，参考典型发动机的工作参数确定了实验模型的尺寸和实验参数。设计并建设了新型叶片旋转换热实验台，将用实验方法研究三种带有不同形式扰流结构的锲形通道的流动与换热特性，其中扰流结构主要包括直肋，斜肋和扰流柱，除上述结构外，本文还将研究一种带有微小通道的特殊结构。目的在于通过实验研究不同结构对流动与换热的影响，积累旋转状态下的数据和结论，为真实航空发动机涡轮叶片内冷通道的设计提供依据。