层板冷却结构传热优化数值模拟研究

为研究层板强化换热机理，提高其内部换热效率以优化层板传热设计，在相同的两侧换热条件和冷气密流下，对孔径、通道高度和开孔率相同，但内部绕流形式不同的5种层板结构和1种双层壁结构进行了流固耦合传热计算，得到了其综合冷却效率，结果表明层板结构的综合冷却效率明显高于双层壁；冷气沿程吸热焓增带走了大部分从燃气侧进入层板的热，并且冷气与层板内表面的换热主要发生在出气板上；绕流柱的存在增加了换热面积，一定程度上增强了换热；合理设计绕流结构有利于改善层板的热均匀性。     

几何参数对层板冷却性能影响的数值模拟研究

对12种不同几何结构尺寸的层板进行了系统的耦合传热数值计算，研究了通道高度、扰流柱直径、孔间距与孔径比等几何参数对层板冷却效果的影响。结果表明，在相同的冷气密流条件下，减小通道高度可显著提高冷却效果，孔间距对冷却效果影响不大。这里的结果可为层板的优化设计提供参考。     

雪花型层板结构冷却特性的数值模拟研究

设计了两种孔间距比的雪花型层板冷却结构，采用有限体积法求解三维可压缩的N—S方程对其内部流动和换热进行了数值模拟。网格划分采用非结构化网格，湍流模型为Realizableκ-ε双方程模型，近壁处湍流采用壁面函数法处理，采用SIMPLE算法求解速度与压力的耦合。计算获得了这两种冷却结构内部各气流参数的三维分布及流动阻力特性和换热特性。结果表明，层板内部的流场结构十分复杂，射流冲击后在扰流柱前反卷形成驻涡，呈雪花形分布的扰流柱阵列的存在对气流起到了较好的分流和引导作用，使气流在冷却通道内分布更为均匀，改善了层板换热的均匀性。数值计算对于改进层板内部结构优化设计有着重要的实际应用价值。     

绕流柱形对层板流阻特性影响的数值模拟研究

利用有限体积法对三维可压缩的N—S方程进行离散，对内部绕流柱形分别为圆形、方形和菱形的多孔层板冷却结构进行了数值模拟。网格划分采用非结构化网格，湍流模型为Realizableκ-ε双方程模型，近壁处湍流采用壁面函数法处理，采用SIMPLE算法求解速度与压力的耦合。计算获得了3种冷却结构内部各气流参数的三维分布和流动阻力特性。结果表明层板内部的流场结构十分复杂，射流冲击后在扰流柱前反卷形成驻涡。3种绕流结构中方形结构流动阻力最小，菱形最大。将计算结果与实验结果进行了比较，两符合良好。     

应用红外技术进行层板冷却特性的研究

在大尺寸低速风洞中采用红外热成像仪对3种应用于涡轮叶片的典型多孔层板结构进行了冷却有效性的实验研究，通过开发的红外热像仪程序包获得了层板表面详细的壁温分布和冷效分布，运用参数分析了层板结构参数对其冷却有效性的影响。结果表明多孔层板结构具有很高的冷却有效性，开孔率是影响冷却有效性的决定因数，开孔率越大，冷效越高。参数f、燃气侧气膜冷却效率ηf和层板内部换热效率ηi是层板优化设计的重要依据。红外测温技术以其非接触和快捷有效的优势在多孔层板冷却特性的研究中具有重要的应用价值。     

红外窗口气膜冷却数值研究

以二维平板模拟红外窗口,应用数值方法研究了红外窗口气膜冷却的效果和规律．比较了射流切向喷射和大角度喷射下,气膜完全覆盖长度在不同的喷缝高度和总压比下的变化规律,并分析了射流在各种喷射角度下对窗口表面流场的影响．