刀片式多排密集圆孔气体冲击射流冷却的实验研究

刀片式多排圆孔气体射流可用于受限表面的密集冷却。考察了喷射高度和雷诺数对密集圆孔气体射流冲击光滑平板换热效果的影响。应用热薄膜法测量壁面温度并利用等热流加热获得平均对流换热系数,在射流雷诺数(ReD)的取值范围为5000≤ReD≤48500、量纲为一喷射高度(H/D)分别为6.25、7.50、12.5时,平均努谢尔数随ReD增加而递增,并与H/D的0.606次幂成反比。建立了平均努谢尔数关于ReD、普朗特数(Pr)和H/D的准则关系式,以及密集气体冲击射流冷却的换热准数方程。实验结果与Martin公式的模拟结果比较表明:刀片式圆孔喷嘴密集布置喷孔后,开孔率提高,换热系数大幅提高,约为采用Martin公式得到的换热系数计算值的1.4倍。实验数据与Gardon公式的计算结果非常吻合,与Martin公式的计算结果差别显著,但引入修正函数后与后者能很好地拟合。