椭球形凹陷/凸起通道流动和传热特性研究OA

发展高效低阻的内冷结构对于燃气涡轮发动机涡轮叶片高效冷却设计具有重要的意义。本文数值研究了雷诺数在10000~60000之间时椭球形凹陷/凸起矩形通道的流动传热特性,凹陷的深径比(h/D)为0.25,凸起的堵塞比(h/H)在0.18~0.25之间。分析了凹陷/凸起的类型、排列方式和排列间距对通道内流阻和平均传热特性及综合热性能的影响。结果表明:流动再附着发生在椭球形凸起前缘、下游尾迹区及椭球形凹陷后缘,故椭球形凸起的高换热区位于其前缘以及下游尾迹区,椭球形凹陷的高换热区则位于后缘边界。V型排布的椭球形凸起表现出最佳换热性能,其综合热性能和相对平均努塞尔数随雷诺数的增大而减小,相对摩擦因子随雷诺数的增大而增大。V型排布的椭球形凸起的综合热性能比平板高20%~40%、平均努塞尔数比平板高55%~73%、摩擦因子约为平板的两倍。排列间距减小时,椭球形凹陷/凸起的高换热区面积增大,低换热区面积减小,综合热性能增大。