航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱防護(hù)第五章氣膜冷卻(正式)

1、第四章 氣膜冷卻本節(jié)課的主要內(nèi)容介紹氣膜冷卻的基本概念、特點(diǎn)和應(yīng)用氣膜冷卻的研究方法氣膜冷卻的研究內(nèi)容和發(fā)展方向4.1氣膜冷卻的概念從熱表面的孔排或縫隙中吹出冷氣流并在熱表面上形成一層冷氣膜，用以阻隔熱燃?xì)鈱瘫诘募訜?。燃?xì)饫錃鈨?nèi)換熱與外換熱內(nèi)換熱：換熱流體流動(dòng)在內(nèi)通道中流動(dòng)外換熱：換熱流體流動(dòng)是外掠流動(dòng)思考的兩個(gè)問題希望外換熱系數(shù)大好還是小好？ 內(nèi)換熱系數(shù)大好還是冷好？內(nèi)換熱流動(dòng)是層流時(shí)對冷卻有利還是湍流時(shí)對冷卻有利？ 外換熱流動(dòng)是層流時(shí)對冷卻有利還是湍流時(shí)對冷卻有利？ 針對航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的內(nèi)外換熱渦輪葉片冷卻方式的發(fā)展4.2氣膜冷卻應(yīng)用（渦輪葉片）4.2氣膜冷卻應(yīng)用（火焰筒）利用氣膜

2、能做? 4.2氣膜冷卻其它應(yīng)用阻隔特性4.3氣膜冷卻換熱研究)(wTrefThq-=：h定義絕熱壁溫壁面上的平衡溫度和壁面附近的氣膜溫度一致時(shí)的壁面溫度(壁面的恢復(fù)溫度）。refTgT=refTawT=1.研究的目的：給工程研究計(jì)算提供數(shù)據(jù)或邊界條件4.3.1氣膜冷卻效率（絕熱有效溫比）物理意義：空氣流在與壁面進(jìn)行對流換熱情況下在沒有任何其它冷卻措施而只有氣膜冷卻時(shí)壁面的冷卻效果。氣膜冷卻效率：（絕熱有效溫比）冷卻效果的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)4.3.2換熱系數(shù)與冷卻效率壁面過于溫度比: 和 之間的關(guān)系EckertMetzger氣膜出流對主流的影響氣膜出流對能量交換的影響氣膜出流對動(dòng)量交換的影響實(shí)際冷卻效果葉

3、片表面溫度分布葉片表面氣膜冷卻效率分布駐點(diǎn)o4.4氣膜冷卻的研究內(nèi)容和發(fā)展氣膜冷卻幾何結(jié)構(gòu)的研究氣膜冷卻流動(dòng)結(jié)構(gòu)的研究兩個(gè)層次的研究：4.4氣膜冷卻的研究內(nèi)容和發(fā)展氣膜孔的幾何特性研究：出流角、孔型、孔徑和多排孔等；氣膜孔的流動(dòng)特性研究： 雷諾數(shù)、旋轉(zhuǎn)、曲率等4.4氣膜冷卻的研究內(nèi)容和發(fā)展提高氣膜冷卻效率的一些思路基準(zhǔn)孔壁面換熱溫度云圖：起點(diǎn)氣?？椎牧骶€圖：新型孔壁面換熱溫度云圖：起點(diǎn)氣?？椎牧骶€圖：極距初始長度收縮角極角(擴(kuò)散角）極點(diǎn)1.核心區(qū) 2.混合區(qū) 3.內(nèi)邊界 4.外邊界 5.始段 6.基段4.5射流的基礎(chǔ)知識極點(diǎn)、極角和極距射流半厚度速度型中心線速度Um與距離x的關(guān)系始段長度4.6氣膜冷卻的理論解有一個(gè) 的x范圍 隨著 增加，核心區(qū)增加氣流初始長度迅速下降。該圖僅為理論上的指導(dǎo)意義，無工程價(jià)值020406080100700800900100011001200氣膜冷卻溫度分布計(jì)算結(jié)果4.6氣膜冷卻的準(zhǔn)則系統(tǒng)4.5氣膜冷卻效果 的計(jì)算4.7 的影響因素1.唇厚度的影響2.曲率 的影響3.孔排的影響a.在寬度方向不均勻b.入射角 的影響c. 角（在寬度方向的夾角）d. 出口的擴(kuò)張作業(yè)已知燃?xì)?，流過平板，氣膜 冷氣流量 ，平板材料允許溫度1050K,湍流摻混系數(shù)