曲面双层壁结构的内外复合流动及综合冷却特性数值研究

张垲垣; 栗智宇; 李志刚; 李军

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (2) : 50 -60.

张垲垣, 栗智宇, 李志刚, 李军

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摘要

针对双层壁在曲面条件下的内、外流动与冷却耦合特性不明晰的问题，在3种典型冷气吹风比0.4、0.6和0.8下，采用共轭传热数值模拟方法及实验验证，研究了平面和凹、凸曲面双层壁的内、外流动相互影响规律和综合冷却特性。结果表明，曲面显著改变了双层壁的孔内入侵、冲击腔室横流和外壁冷气贴壁特性。低吹风比下，凹面双层壁的气膜孔出流面积最大，冲击驻点区域的冷气横流强度和换热效果显著提升，外壁平均综合冷效能够达到0.54;凸面双层壁的下游气膜冷却和冲击冷却有所增强，同时主流入侵能够到达气膜孔下部；高吹风比下，凹面双层壁气膜孔下方冷气出流区的二次涡面积最大，出射角增加导致气膜孔下游冷却效率略低；凸面双层壁冲击腔内冷气向上游回流最弱，在冲击腔内获得最强的横流累积效果，凸壁面平均综合冷效在第4排孔能达到0.73。研究结果对于叶片等曲面部件的双层壁结构布局设计具有指导意义。