斜劈缝气膜冷却：涡轮叶片尾缘热管理的关键数值模拟研究

该篇论文《涡轮叶片尾缘斜劈缝气膜冷却数值模拟》发表于2006年10月的《南京航空航天大学学报》，由周超、常海萍、崔德平和毛军逢四位作者合作完成。研究主要采用了数值模拟技术来深入探讨涡轮叶片尾缘区域的斜劈缝气膜冷却效果，这是工程技术领域的一个重要课题，特别是在高温燃气轮机叶片的设计和热管理中。 论文的核心内容关注冷流喷射角为零度时，斜劈缝气膜冷却系统的关键参数对叶片性能的影响。这些参数包括叶盆尾缘厚度H、叶盆尾缘倾斜角θ、冷气通道宽度d以及吹风比。研究发现，冷气从尾缘劈缝流出后呈现出先抬起后附着的流动模式，这种流动特性导致叶背面温度呈现出先升后降的分布特点，其中最高温度点大约位于冷气出口下游约5倍的叶盆尾缘厚度H处。 在冷气流量恒定的情况下，叶盆尾缘的厚度和冷气通道宽度对气膜冷却效果具有显著影响。当叶盆尾缘厚度减小，冷气通道宽度变窄时，气膜冷却效果会更佳。此外，吹风比（即空气流动与冷却气体的比例）的增加也有利于提高气膜冷却效率。然而，叶盆尾缘倾斜角θ对气膜冷却效果的影响相对较小，这表明在设计过程中，可以优先考虑其他参数以优化冷却效果。 本文的研究对于理解和优化涡轮叶片的热管理至关重要，因为它提供了关于如何通过精确控制气膜冷却系统来防止过热并延长叶片寿命的关键数据。这项工作对于航空航天工程、能源工程以及相关行业的设备设计者来说，具有很高的实用价值和理论参考意义。