冲击%2f发散冷却气膜冷却效率的实验的研究.pdfVIP

中用Tf2热物理’学会 第f’二^‘。学求会议 冲击／发散冷却气膜冷却效率的实验研究 王磊，张靖周，杨卫华，李廷斌 (南京航空航天火学动力与能源学院，南京，210016) Tel：025mail：next2004@126．corfl 摘要：采用红外热像仪对具仃4-：¨几何尺寸和排歹0方式的冲击／发散双层壁冷却结构的绝热壁滥进行 了测试．研究了气膜冷却效率随吹风比、无量纲流向距离、孔间距及冲击问距的变化规律。研究结采 表明，在本文研究的参数池周内，气膜冷却效率随发故孔角度的不同而差异较大：沿主流流向成35 皮的发散孔的冷却效率随吹风比的增大而减小，沿主流流向成90度的发散孔的冷却效率随吹风比的 变化因发散孔布置方式的／fiFd而有所差异；冲击间距对90度发散孔的冷却效率影响JE4,，对35度发 散孔的冷却效率较大：吹风比相同的条件下，孔问距越小，冷却效率越南。 关键词：冲击／发散；冷却效率；实验研究 1引言 航空发动机火焰筒长期工作在恶劣的环境下，是承受高热负荷的部件之一。合理 的冷却措施对提高发动机火焰筒的寿命有着至关重要的作用。目前解决先进燃气涡轮航 空发动机高温升燃烧室火焰筒耐热的主要技术途径是采用先进的冷却方案，发展趋势是 由纯气膜到高效的主动冷却[1]。冲击／发散冷却是一种极其有效的复合冷却方式，冷却 空气在成为保护气膜之前，先对发散孔壁冷侧进行冲击冷却，然后在发散孔内进行对流 冷却，成为多次冷却，因此冷却效率较单纯的冲击冷却、气膜冷却或发散冷却都有较大 提高。按照冷却气的入射角度，冲击／发散冷却可分为垂直进气和带有一定入射角度进气 两种方式。到目前为止，国内外对这两种形式的冲击／发散冷却特性的研究还很不充分， 而且各自的研究都仅限于单一角度进气方式上【2．6】，对两种进气方式冷却杼陛的综合研 究未见相关报道，本文对此进行了实验研究。 2实验件及实验系统 2．1实验件 冲击／发散孔板都采用胶木板，厚度为3mm，分别加丁出不同几何结构的射流冲订i 孔和发散冷却孔。冲击孔和发散孔的布置包括顺排和叉排两种方式，发散孑L有900和35 。两种进气方式，冲击孔只有90。射流一种形式。同一块实验板每一排孔相邻排距和展向 间距保持定值。具体几何尺寸见表1和图1所示。 表冷却实验件几何结构 射流孔角度 发散孔角度 聪向间距 承商㈧距z(mm) 孔径d(mm)摊距x(mm) 90。 900 2．0 6 6 4＼6＼8 900 900 2．0 8 8 4、6＼8 2。2实验系统 1398 流。空气由气源(爪气机)进入空气总管道，经过一个控制流最的阀fJ后分成两股气流， 其中一股进入士气流管道．由孔板流赞计测定其流鲑后进入剑电加热器，通过I也加热2品 n，J．1jlf热，使t气流的温度升高到实验所需温度，然后进入稳压箱中，企稳压箱的出厂1处 砹仃一层致意f门金属滤网，从}{{稳压箱U：来的甲稳气流进入剑实验段：另外一股流经一： 级)洲b￡山其体积流姑，然后流入交验段。 U ，、 ^ o k一 ，、 o o ^ ^ 、／ o √ ^ ^ Lo 、， ，、 ^ ^ ＼ U 、√ ^叫 f-, 、， V^ ^ f．- o U^√ ^ ^o 、√ f-, 勺 V 、／ ^U o ^ ^ ^ L V L， V ，、 图l实验f’I-,J,意幽 幽2冲击，发散冷却实验系统，J：意幽 3实验数据的测量及处理 3．1实验数据的测量 士