冲击双层壁内通道表面换热系数的研究

　　冲击双层壁内通道面换热系数的研究郁新华全栋梁刘松龄许都纯胡主根21.西北工业大学航空动力与热能工程系，陕西西安710072；2南昌洪都航空工业集团，江西南昌330024系数进行实验测量。由获得的换热系数来分析研宄双层壁内部换热。并对冲击射流的机理作了分析。研宄结果明，在双层壁结构中，在高雷诺数时，在冲击板面上会出现两个峰值；在进气板面上也会出现位置随冲击高度变化的高换热区；层板内通道面上的换热系数随冲击距离的减小而，大。

　　i引言冲击双层壁气膜冷却结构是现代发动机高温部件先进冷却式之。冷形成气膜之前，充分利用冲击换热系数高的优点，达到局部强化换热的效沿。文献2研宄了不同孔的排列泞式下被冲击面换热系数的分布情况，但对进气面未进行研允文献3对双以壁冷却结构进厅了维数位模拟算。如采将文献4板结构的扰流柱夫除。就变成了冲击双层壁结构。因此，本文将研究双层壁结构的换热情况，便于将来和层板结构的换热进行对比分析。

　　2实验件及测量方法换热实验是文献3，5介绍的实验台上进于，双层壁传热实验件是采用硬塑料胶板制成的可拆卸有己知电阻率值厚度为0.04材料为8抑9方式连接。加热带背面焊有直径为1的镍备镍硅热屯偶。热电偶的布置2所小。热电偶线从两1胶板中间引出，胶板中问埤有客孔泡沫塑，以加强绝热。实验过程，目硅整流器对加热，通直流电进行加热，加热的屯功率可以通过测得的电压电收稿日期20029，订日期20，1以。基金项目航空基础科学基金屯点项19仍30，1流得出。温度信号采集和处理系统是由，1788路继电器开关板放火倍数为0，1000倍的1；8300浮地差动放大器，0860或，08120数据采集板以及微机组成5.

　　实验研究的冲击雷诺数范围为尺幻=25000，50000.雷诺数的定义是以进气孔径为特征长度。

　　3换热系数的确定尤=47，附近，这是由于在驻点附近存在加速流由于加热带开有进出气孔，因此加热带面1数值方法求解出热流密度分布，再由热电偶测出壁温+就可以兑部换热系数即心=，力指来流的中气温进行换热系数的面积加权均就，以得到衣面上的平均换热系数。根据误差传递公式。可得换势系数的不确定度。即动区，该区的换热系数亦比较大，在某些情况高雷诺数和低的冲占趴离有可能超过驻点的换热随后，随着距离的，大，换热系数随之逐步降低，但到出气孔附近，由于出气孔的抽吸作用，使换热稍微增强，在上现为曲线上翘。

　　在进气面上，可以发现摄大换热系数不是位尸孔的边缘而是位于离开进气孔段距离位置，这可能与冲击到冲击板上的气流反弹到进气面上造成次冲击有关射流呙开喷嘴后由于卷吸作用而使流动中的湍流度急剧增加也会使换热增加。随后，换热系数有所降低。

　　从4可以看出，随着冲击雷诺数的增加，换热系数，加。

　　4双层壁内面换热系数的研究结果分析=20时双层壁上下面局部换热系数分布云变化趋势。

　　对比进气面和冲击面换热系数，明显可以看出，在冲击点附近，由于受到强烈冲击，换热系数大。

　　在冲击面上，特别在高雷诺数时，还可以明显看到局面换热系数的分布，6则局。部换热系数沿进出气孔对角线方向上的变化规律。当增加冲击度。使出气面和进气面的换热系数都钌所降低，进气面换热系数的降低更为明显。在进气板面七的大换热点的位置向后移动了，位置作71附近。

　　这是由于随着通道高度的，反弹到进气板上的气流位置相对后移的结果。而在出气板上，次峰值的部碟躜1分布出现第个峰信。敝仝大体秘位置也向后迁移并且峰值不那么显著，的位置不随冲击雷诺数的变化而变化。

　　视从4和6的对比中还可发现，在冲击滞止区附近，换热系数随通道高度变化很明显，但在半径=10，156，以外的地方，该区域内的换热系数随冲击高度的变化不明显。由此得出，通道高度的改变对冲击汕径=范1内换热情况影响很大，加倍时，进气面和出气面之间的换热系数差别明显增火。井。从中可以山，由十冲击的作。出4面的换热系数要比进气面的换热系数大得多。冲击短，换热就越强。随着冲击雷诺数增加，进气面和出气面换热系数，加趋势。者基本线性关系。8显了通道高度对平均换热系数的影响，高度越低，换热系数越心。

　　观分析F冲击射流的机理。借助于文献6数值模拟研宄发现，射流从喷孔流出，在前进方向受到平，附挡厂+得+从喷孔中心轴线向两侧偏转。射流中心轴线与平板的交点便形成冲击的驻点。当射流接近平板时，轴向流速下降，到驻点处降为零值，而压力则为大值，嗣后随侧向距离的增加，速度逐步回升。在冲击处及其附近的粘性附面层为薄，因而换热系数大。在冲击驻点的附近可以9看到，存在气流加速区，该区域的换热系数也比较大，有利于将热量带止。

　　结构的影响。相同冲击雷诺数条件下，随着冲击距离系数变小。它们的共同特点是在冲击面流速大。tr利于对流换热，通过回流可以将部分热量带给上层壁。有利于散热。

　　通过数据整理，可以得出冲击双层壁的，经验准则方利好=16好4=0.8的冲击距离，4结论在叶片吸力面的第7及8排孔，其冷却效率随吹风比，大而减小，受来流雷诺数的影响较小，在较高吹风比时，冷却效率沿流向变化较小；在叶片前缘的第4，5及6排孔，其冷却效率在孔排下游附近受吹攻比及来流雷诺数的影响较大；在叶片压力面前半部的第2及3排孔5其冷却效率在孔排游附近较低。在孔排下游较远处较高；在叶片压力面后半部的第1排孔，其冷却效率随着吹风比的增加，呈下降趋势，在较高吹风比时，冷却效率沿流向保持基本不变。

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　　编辑王居信上接弟38页5结论迎过冲出双以壁结构内面换热系数的实验测量，可以得到换热系数的分布，并对分布规律进行了分析说明。对于在通道内加上扰流柱即层板结构与本文研究的双层壁结构对比分析。

　　i许全宏，林宇震，刘高恩。冲击加多斜孔双层壁冷却方2吖全7.林宇震。刈0恩。冲击加多斜孔。4冷却方严传俊，黄希桥，张群。双层壁气膜冷却结构气动与传热特性数值模拟人。沿12000户023，2000年中国航空学会动力专业分会第十届燃烧与传质学术讨论会论文集0.浙江温州，2000，9.

　　郁新华。层板冷却特性的研宄0.西安西北工业大编辑王居信