题目：大旋转数下转子叶片中部回转通道流阻与换热特性

由于航空发动机的性能不断提升，高温部件的工作环境越来越差，高温部件冷却结构的优化设计已经成为航空发动机设计中最为薄弱的一环。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，对高精度的旋转叶片换热实验台进行了改进，在国内首次实现了回转通道内的压力可控和多路旋转压力测量，能够实现大雷诺数下，进行大旋转数的实验。经过不断地改进，实验台已经具备了国际先进水平。实验模型为正方形截面，光滑壁面的回转通道，水力直径是24mm，实验中控制壁面的最高温度大于入口气流75℃，雷诺数 Re=5000~35000，旋转数Ro=0~3.94。 本文重点研究了雷诺数和旋转数对回转通道流动和换热的影响，实验结果与国际上类似文献进行了对比。研究结果表明：(1) 通过不同进口压力下的实验数据对比，Ro和Re对回转通道换热的影响可以分离，旋转状态下Re对换热的影响与静止状态下的效果一致，可以通过降低Re来研究高Ro下的换热特性。(2)针对大Ro下的回转通道换热数据，提出新的用于出流通道换热的经验公式形式，经验公式和大部分实验数据的误差都控制在10%以内。 (3) 在小旋转数状态下，径向入流通道中，转弯的效应会在通道末端逐渐消失，前缘面的换热强于后缘面，然而在大的旋转数下，通道转弯形成的涡旋不会减弱，后缘面的换热强于前缘面，这一现象没有在其他公开发表的文献中提及过。(4) 旋转状态下，在通道的转弯处，旋转效应减弱了此处的流动分离现象。(5) 旋转状态下，在径向出流通道中的后缘面，换热系数随着旋转数的增加而快速的增大，在前缘面上，换热系数先是随着旋转数的增加而减小，而后随着旋转数的增加而增大，增速没有后缘面快。(6) 静止状态下，在径向出流通道中，同一横截面上的换热系数一致；在通道的转弯处，通道每个面的换热系数都大幅提高；在径向出流通道中通道内外侧的换热系数有很大的不同，随着流动的沿程的增加，又趋于一致。(7) 旋转状态下，入流通道的阻力占据了整个通道流阻的大部分，在低转速下，整个通道的流阻随着转速的升高而快速升高，在高转速下，通道的流阻基本不随转速的增加而增大。