题目：涡轮叶片尾缘扰流柱通道的流动换热研究

随着航空发动机性能的高速发展，涡轮叶片材料受温度承受能力的限制越来越严重，这就对叶片的热防护提出了更高的要求。目前航空发动机热防护的三大有效手段为发展耐热材料、采用先进冷却技术及提高冷气品质。本文主要对发动机叶片尾缘的柱肋冷却结构进行流动和换热研究。根据发动机叶片尾缘的原型简化设计入口冲击、出口收敛的实验模型和圆柱形扰流柱排结构的尾缘模型，采取数值模拟和实验的方法对其进行研究。数值模拟了扰流柱导热系数对方通道换热的影响，研究结果表明：以数值计算或实验的方法对真实叶片扰流柱结构换热进行模拟时，应根据Bi数一致原则选取计算和实验时扰流柱导热系数，模拟最为准确；而当该导热系数的材料无法获得时，可以空心扰流柱结构形式得到等效导热系数，达到最佳近似效果。实验研究了静态下冲击、收敛扰流柱通道的流动换热特性，分别研究了冲击和通道收敛对换热的影响，并总结了该结构的流动换热经验关联式。研究结果表明：冲击对第一排扰流柱壁面的换热强化效果极为明显，而随着扰流柱排数的增加，由冲击带来的壁面换热强化效果迅速减弱；冲击距离的改变对换热的影响并不明显；通道收敛将导致气流对面形成冲击效果，具有强化换热的作用。