热能动力工程

作者：王子超，王 维，田海平，王宇清

单位：太原理工大学 工程力学实验中心，山西 太原 030024,,太原理工大学 工程力学实验中心，山西 太原 030024,,太原理工大学 工程力学实验中心，山西 太原 030024,,太原理工大学 工程力学实验中心，山西 太原 030024,

关键词：涡轮叶片;气膜冷却;大涡模拟;动态模态分解;冷却效率

基金：国家自然科学基金(12172242)；山西省面上基金(202203021211122)；机械制造系统工程国家重点实验室课题(sklms2021015）

为了研究非定常气膜冷却的强化冷却机理，利用大涡模拟对非定常圆孔气膜冷却进行数值模拟，研究了4种不同脉动频率下（St=0，0.2，0.3，0.5）的涡结构与气膜冷却效率，并利用动态模态分解对计算结果进行分析，研究流场与换热的耦合机理。结果表明：脉动频率对非定常射流气膜冷却效率的影响较大，当St=0.2时气膜冷却效率与稳态射流相似，当St=0.3时气膜冷却效率比稳态高，而当St=0.5时气膜冷却效率反而会降低；当St=0.3时非定常射流能抑制下游发卡涡的生成并加速其破碎，从而提高气膜冷却效率；射流脉动产生了很多次生涡结构，这些涡结构促进了在流向方向上射流与主流的掺混，但是抑制了展向上的射流与主流掺混。

来源：2023年第8期

《热能动力工程》期刊编辑部

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