气膜冷却叶片：流量比对换热影响研究

"该研究是关于流量比对气膜冷却叶片表面换热系数影响的一篇学术论文，由西北工业大学动力与能源学院的研究人员完成。通过瞬态液晶技术，研究人员在不同流量比下测量了无气膜孔叶片和带有气膜孔叶片的表面换热系数，以深入理解某型涡轮叶栅进口导叶叶片的换热规律。实验工况的叶栅通道来流雷诺数为108000，研究了气膜出流与叶栅通道来流质量流量比变化(0至9.23%)对叶片表面换热的影响。实验结果显示叶片吸力面存在气流分离，气膜出流会改变分离点位置并影响换热效率。气膜出流能显著提高叶片前缘、压力面和吸力面气膜区的换热系数，但对吸力面分离点后区域的换热影响较小。此外，随着气膜出流流量比增加，换热系数总体上也增大。" 这篇论文的核心知识点包括： 1. **气膜冷却**：这是一种用于保护高温燃气涡轮叶片的冷却技术，通过在叶片表面开设小孔，引入冷却空气形成气膜，降低叶片表面温度。 2. **流量比**：流量比是指叶片气膜出流与叶栅通道来流的质量流量之比，是影响叶片换热的关键参数。 3. **瞬态液晶技术**：一种非侵入性的热测量方法，用于测量固体表面的温度分布，从而推算出换热系数。 4. **雷诺数**：流体动力学中的一个重要参数，表示惯性力与粘性力的相对大小，对于判断流体是否发生湍流具有重要意义。 5. **气流流动分离**：当流体在叶片表面遇到阻力时，可能会出现流动分离现象，即流体从主流分离，形成一个低速或静止的区域。 6. **分离点**：流体在叶片表面分离的起点，气膜出流会影响这个点的位置。 7. **换热系数**：衡量热量从流体传递到固体表面速率的物理量，是评估冷却效果的重要指标。 8. **气膜出流影响**：气膜出流可提前分离点，缩短分离再附着的过渡区域，同时增强前缘、压力面和吸力面的冷却效果。 9. **影响区域差异**：气膜冷却对吸力面分离点后区域的换热影响较小，可能因为这部分区域的流体动力学特性较为复杂。 10. **流量比与换热效率的关系**：随着气膜出流流量比的增加，换热系数总体提高，表明更多的冷却空气能够更有效地减少叶片的热负荷。 这些知识点在航空发动机设计、涡轮叶片冷却技术改进和热管理领域具有重要的理论和实践价值。