题目：层板冷却涡轮叶片的流动换热特性机理研究

提高航空发动机推重比最有效的方法是增加涡轮前的进口温度，目前涡轮的进口温度已经远远超过叶片材料的屈服极限，必须对叶片进行有效冷却以维持叶片的正常工作。层板冷却结构冷效高，冷气使用量少，受到越来越广泛的关注。我国对层板的研究理论还不完善，为实现层板冷却结构的涡轮叶片早日应用，本文采用商业软件CFX13.0对层板冷却结构进行数值模拟，对层板的流动换热机理和曲率对层板流动换热的影响进行研究。

       层板冷却结构尺寸小，内部流动复杂。首先对层板的数值模拟进行校验，通过改变层板的进口直径，绕流柱直径，出口直径和热边界条件，对层板内部的流动换热进行分析。结果表明采用SST湍流模型和1/4层板结构能够更好的模拟层板的流动换热；热靶面的换热主要受进口冷气的冲击影响，绕流柱的换热受进口Re和与冷气的对流换热影响，冷靶面的换热与自身的温度，绕流柱直径，Re和热边界条件有关。

       由于涡轮叶片不同位置的曲率不相同，为层板在涡轮叶片上的应用提供支持，对不同曲率半径的层板进行数值模拟，并对相同曲率半径的多连通层板的进行气热耦合计算。结果表明正曲率会增加层板的流阻，减少层板的冷效；反曲率增加层板冷效但是对层板的流阻影响规律不明显。正曲率增加层板的热靶面，绕流柱和冷靶面的努塞尔数，反曲率减少层板的热靶面，绕流柱和冷靶面的努塞尔数。正曲率能提高多连通层板的气膜覆盖效果，反曲率则降低多连通层板的气膜冷却。