旋度对旋转冲击射流传热特性的影响

基于已有文献中的实验数据,提出了一种采用RNG-k-ε湍流模型能较准确地模拟旋转冲击射流靶面传热特性的数值计算方法。采用该方法,针对内置螺旋杆、内置扭转带和内置导叶片三种类型的激发旋流方式,得出了来流Re数对喷嘴出口射流旋度的影响,并分析了旋度对靶面换热特性的影响。数值结果表明:不考虑Re数影响的旋度评估方式会出现很大偏差,螺旋角30°和45°下喷嘴出口气流的旋度对来流Re数比较敏感。三种不同喷嘴的旋流在冲击靶面会产生不同的高换热"冷斑","冷斑"的形状及面积大小与喷嘴出口旋度有关。气流旋度越大,换热Nu峰值越小,但换热均匀性提高。不同结构喷嘴下靶面换热特性取决于来流Re数和旋度的综合效应。本研究中,相同条件下内置螺旋杆产生的旋流冲击射流在靶面具有最佳的均匀高效换热性能。