旋转曲率叶片气膜冷却效率数值研究

"曲率对旋转态气膜冷却效率影响的数值模拟 (2009年) - 北京航空航天大学学报" 这篇2009年的论文深入探讨了曲率在旋转状态下的气膜冷却效率问题，研究了主流雷诺数、吹风比和旋转数等因素如何影响叶片模型的冷却性能。气膜冷却是一种广泛应用的防止高温燃气对叶片造成过热的技术，通过在叶片表面引入冷却气体来降低壁面温度。 作者杨彬、徐国强、孟恒辉和吴宏利用数值模拟方法，选择了k-ω和SST（Shear-Stress Transport）湍流模型进行计算，这两种模型是流体力学领域中常见的湍流模拟工具，能够较好地描述复杂流动条件下的湍流行为。在实验设定中，主流雷诺数Re的范围从3198.4到6716.6，吹风比M从0.2变化到1.2，旋转数Rt从0到0.0159。这些参数的选择覆盖了实际工况中的典型范围，旨在全面研究各种条件下的冷却效果。 研究结果显示，随着旋转数的增加，气膜孔下游中心区域的冷却效率降低，这可能是由于旋转产生的离心力影响了冷却气流的分布。然而，对于压力面而言，整体的冷却效果却因旋转而略有提升，可能是因为旋转改变了流动结构，使得冷却气体更有效地与热流接触。相反，吹风比的增大对吸力面和压力面的冷却效率都产生了负面影响，这表明吹出的冷却气流比例增加可能导致冷却效率降低。主流雷诺数的变化对壁面的整体冷却效果影响相对较小，说明在一定范围内，主流流速的改变对冷却效率的影响不显著。 此外，论文还指出，在相同的工况下，吸力面的冷却效率通常高于压力面，这可能是因为吸力面的流动条件和湍流特性与压力面有所不同，导致冷却气体在吸力面上的混合和散热效果更优。 关键词：气膜冷却、旋转、冷却效率、曲率 这篇研究对于理解旋转条件下具有曲率的叶片如何优化气膜冷却设计具有重要意义，为航空发动机的热管理提供了理论支持和指导。通过这样的数值模拟，工程师可以预测和改进叶片冷却系统的性能，从而提高发动机的工作效率和耐久性。