扇形和圆形气膜冷却直孔的流场和传热实验研究

对锥顶角（扇形角）γ分别为１５°和３０°的垂直扇形气膜冷却单孔射流下游的流场和传热进行了详细的实验研究，并与相同实验条件下圆孔射流的情形进行了比较。结果发现，扇形喷口下游的速度边界层等值线具有两种基本的分布形态，即使在高吹风比Ｍ＝２．０时，扇形孔的下游也没有明显大于主流速度的射流区域出现。吹风比Ｍ≥１．０时喷孔两侧边缘处沿流向形成了一对转向相反、强度较弱的纵向耦合涡。在相同的吹风比下，扇形喷孔出口面积的增大能够有效地降低耦合涡的强度和Ｖ、Ｗ速度分量，从而提高了气膜冷却效率，尤其是提高了喷孔两侧下游位置上的冷却效率。在喷孔中线下游位置上，当吹风比Ｍ＝０．３时，扇形角γ的变化对冷却效率几乎无影响，而当吹风比Ｍ≥１．０时，扇形喷孔较圆孔的冷却效率明显高得多。在喷孔中线两侧ｚ／Ｄ＝１．３的位置上，当扇形角相同时，吹风比低的射流冷却效率较高；当吹风比相同时，扇形角γ＝１５°和３０°的冷却效率非常接近。     

叶片扩压器内跨盘─盖流场的实验研究

采用三孔探针沿叶片扩压器轴向测量了跨盘─盖流场，获得了叶片扩压器内速度场和压力场跨盘─盖的分布特性，并分析了中、小流量时扩压器内流动的变化趋势。实验结果表明：叶片扩压器内流动是一个既扩压又均匀化的过程，随着流动向扩压器出口的发展，沿叶片吸力面侧低速流体区不断扩大，在小流量工况时靠近扩压器盘差侧出现倒流，此时最容易引起离心压缩机工作性能失稳。     

单孔射流与主流相互作用时的流动和传热的实验研究

在回流式传热风洞中，在速度比分别为０．３、１．０和２．０的条件下，对流向倾角分别为３０°、６０°和９０°的单孔气膜冷却射流与主流相互作用的速度和温度分布特征进行了详细的实验研究，并首次测量了锥形喷孔射流下游的温度和冷却效率的分布。总结出射流同主流相互作用下形成的速度边界层的等值线具有三种基本的分布形态，观察到纵向耦合涡的发展和变化趋势。孔形是决定气膜冷却效率的关键参数之一，锥顶角为３０°的锥形出口的喷孔较圆孔具有更宽的侧向覆盖区域，即使在高速比下其射流核心仍能较好地贴附在壁面上，因而具有较圆孔高得多的冷却效率。     

高吹风比下气膜冷却流场的实验研究

在３０°倾斜射流的离散孔平板气膜冷却实验装置上，在环境温度和大气压力条件下，用Ｘ型热线风速仪对吹风区和恢复区的边界层湍流结构进行了详细的测量，得到了实验板上六个测量截面上的三个平均速度和六个雷诺应力值．测量结果表明较高吹风比下离散孔下游边界层内湍流量的分布规律与一般边界层及低吹风比下的边界层间有重大区别．这些实验数据为发展气膜冷却湍流模式提供了依据．