题目：两种截面形状下音速气膜冷却影响因素的数值模拟

随着航空航天技术的发展，矩形喷管因其良好的隐身性能近年来的应用逐渐增多；气膜冷却是一种简单高效的冷却方式，在矩形喷管热防护中可以发挥很好的作用。而国内外对于矩形喷管气膜冷却的研究很少，本文通过二次开发Fluent，对三维方形与圆形截面喷管进行数值模拟，给出影响方形喷管气膜冷却的因素，并与轴对称喷管做以比较。

计算时将模型拆分为两部分：含化学反应的燃烧室与忽略残余燃烧的试验管，目的是减少计算量。首先对燃烧室进行三维数值模拟，得到出口截面参数为试验管入口条件，并通过UDF编程添加到试验管边界条件。试验管分方形与圆形两种，通过对比三维计算得到的试验管金属外壁面冷却效率，说明各因素对气膜冷却的影响。

文中考虑了孔径、吹风比、马赫数、射流角度与射流孔分布等因素对气膜冷却的影响，分析了不同截面形状下各因素对试验管气膜冷却影响的差异，得到以下结论：气膜冷却在方形试验管上也可获得很好的冷却效果；各因素对方形试验管气膜冷却影响的变化规律与轴对称喷管基本一致；气膜冷却效率随孔径、吹风比的增大而增大；吹风比一定时适当提高马赫数可获得更佳的冷却效果，但马赫数过高时冷却效率下降，这点在方形试验管中体现更为明显；射流角度指向壁面时，方形与圆形试验管有效冷却面积均增大，反之冷却效率降低；多孔射流的冷却面积较大，但若孔排列过密会降低冷却效率，且使得方形试验管在下游冷却效率骤降。