热能动力工程

作者：董良辰,姜玉廷,张昊苏,陈辰霖

单位：哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院,,哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院,,哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院,,哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院,

关键词：各向异性导热系数;气膜冷却;肋壁通道;流热耦合;数值模拟

基金：国家自然科学基金（52071107），中国博士后科学基金（2019M661254，2021T140147）

采用数值计算方法开展了肋壁与气膜耦合结构在考虑各向异性导热系数情况下的综合换热特性研究。对比分析了连续肋、光滑和间断肋冷却流通道在各向异性导热系数影响下综合冷却效率、毕渥数、气膜与肋壁的相互影响及二者分别对冷却的贡献。采用平板冷却模型,研究导热系数比为1、2、5条件下以及主导热方向沿X轴、Y轴和Z轴条件下三种模型的综合冷却特性。结果表明:主导热系数的增加对平均综合冷效影响不大但会使冷却分布更加均匀。主导热方向沿Z轴可使平均综合冷效提升5%~9%,沿X轴分布的平均综合冷效最小且冷却分布更为集中。肋壁的存在可以提高平均综合冷效,相较于光滑通道可提高2%~5%,且间断肋作用相较于连续肋更显著。主导热方向沿Z轴时气膜孔出口温度比另外两种情况高14~18K,这个温度会影响实际气膜冷却效率。主导热方向沿Z轴时肋面总效率相较于另外两种情况高约1.7%,总换热系数约为另外两种情况4.7倍。

来源：2024年第9期

《热能动力工程》期刊编辑部

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