涡发生器高度对气膜冷却性能影响的实验研究

为了研究涡发生器高度对气膜冷却性能影响的规律,搭建了气膜冷却实验台,利用热电偶测温获得气膜有效度,采用粒子成像测速(PIV)技术拍摄了流场结构。实验中采用20°单孔射流结构,在主流湍流度为0.4%、吹风比M=1.5的条件下,完成了5种不同高度涡发生器的气膜冷却效果以及流场结构的测量。气膜有效度的测量结果表明,涡发生器能显著提高气膜冷却性能,其高度对气膜冷却性能的影响显著,该影响随着高度的增加先增大后减小,最优高度下平均气膜有效度相对不带涡发生器情况提高了81%。结合PIV流场结果分析可知:反肾形涡对将冷气卷向壁面是涡发生器提高气膜冷却性能的根本原因,但涡发生器高度过低时产生的反肾形涡对强度较弱,不能有效地将射流牵引至壁面;当涡发生器高度过高时则会穿透射流,将部分主流卷入到反肾形涡对中,从而削弱冷却效果。

涡产生器高度对换热器传热影响的仿真分析

用数值方法分析了涡产生器高度对带分流器的曲面矩形涡产生器式翅片传热与流动的影响,为使用这类换热器的设计提供了理论依据.研究表明,在翅片间距为2.4 mm涡产生器高度为1.4 mm,1.7 mm,2.0 mm和2.3 mm时,在同一雷诺数Re下,涡发生器高度1.7 mm时产生的二次流强度最大.随着雷诺数Re的增大,努塞尔数Nu也不断增大,阻力系数f减小.在同一雷诺数下,不同曲面矩形涡发生器高度时努塞尔数Nu相差不明显,阻力系数随着曲面矩形涡发生器高度的增大而增大.二次流强度Se与努塞尔数Nu存在唯一对应的关系,二次流强度Se越大,努塞尔数Nu也越大,传热效果更好.以强化因子为衡量标准优选,曲面矩形涡发生器高度1.7 mm获得最佳的综合性能.