热能动力工程

作者：张 建，郑 群，曹福堃，姜玉廷

单位：哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001,,哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001,,中国船舶集团有限公司第七○三研究所，黑龙江 哈尔滨 150078,,哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001,

关键词：双层壁冷却;旋流冷却;气膜孔复合角;耦合传热;综合冷却效率

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

为了研究气膜孔复合角和孔排布方式对冲击诱导旋流气膜双层壁冷却流动与耦合传热的影响，采用流固耦合的数值计算方法，对不同吹风比下4种气膜孔复合角的综合冷却效率和射流流动结构进行了详细研究，同时研究了两种气膜孔排布方式对旋流双层壁结构流动和传热的影响，揭示了4种气膜孔复合角θ下射流空间旋涡的形成、发展和演化过程，并对比分析了不同吹风比下4种气膜孔复合角对面积平均综合冷却效率和总压损失系数的影响。结果表明：气膜孔排布方式不同时，气膜孔复合角对综合冷却效率的影响相差较大。吹风比为1.0时，单旋流交错排布方式下增大气膜孔复合角可以有效提高射流的展向覆盖范围，从而提高综合冷却效率，θ=30°时的面积平均综合冷却效率比θ=0°时高约14.22%；双旋流交错排布时θ=30°比θ=0°时的面积综合冷却效率提高约4.58%。吹风比增加到2.0时，由于射流穿透主流吹离了冷却壁面，降低了气膜保护效果，使得冷却壁面均匀性变差，并且双旋流交错排布时尤为明显。随着吹风比的增加，两种气膜孔排布方式的总压损失系数均呈指数形式增加。

来源：2023年第12期

《热能动力工程》期刊编辑部

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