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气膜冷却实验台设计 学 院 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 负责教师 2012年6月 摘 要：气膜冷却；流道；实验装置；消音降噪 Design of Film cooling experiment platform Abstract The hospital developed a high temperature, high velocity, the flow of gas film cooling experiment platform, it can ensure that teaching and design needs, taking into account the research practicality, and scalability in terms of teaching, research,can be used for the practical teaching of professional courses to improve the conditions of the experimental teaching to meet the needs of professional teaching. The experiment, the mainstream temperature at room temperature, stream 100 ℃, the mainstream speeds of up to 100 m / sec, student test section of hot runner cross section 4 × 2.5cm. Research and test section flow channel cross-section of 20 × 10cm. The buffer tank contraction can accelerate airflow, and flow field to maintain a good quality. The purpose of the task is to design from the gas source to the buffer tank of cold, hot runners, throttle experimental setup to explore the muffler noise reduction and other issues. Key words：Film cooling; flow; experiment device; muffler noise reduction 目 录 1 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 气膜冷却的研究现状 3 1.2.1 气膜冷却的概述 3 1.3 本课题研究的背景及意义 9 1.4 本文的主要工作 10 2 综合实验台结构设计 12 2.1 实验系统 12 2.2 电加热片的选取 14 2.3 气膜冷却的初始条件和边界条件 16 2.4 参数定义 17 2.5 湍流模型和近壁处理 18 3 气膜冷却冷却效率的结果和分析 22 3.1 次孔方位角对冷却效率的影响 22 3.2 吹风比对冷却效率的影响 24 3.3 密度比对冷却效率的影响 26 3.4 次孔方位角对温度分布的影响 32 3.5 次孔方位角对下游截面冷却效率的影响 38 3.6 双出口孔与圆柱孔射流冷却效率对比 50 4 结论与展望 52 4.1 本文结论 52 4.2 对今后工作的展望 52 参考文献 53 致 谢 55 绪论 引言 目前在航空发动机高温部件中常见的冷却方式有气膜冷却、对流冷却、发散冷却和复合冷却等，其中气膜冷却技术是最为广泛使用和最具应用前景的。 气膜冷却的研究现状 气膜隔热的研究已有40年的历史，该技术最早应用在为机翼防冻所做的二维槽缝热气喷射上，从槽缝喷出热气是为了加热壁面，相应地成为气膜加热技术。在上世纪七十年代，气膜冷却技术开始在涡轮叶片上使用。此后，随着涡轮前温度的不断提高，对其原理的详细研究工作便蓬勃开展起来。近年来，无论在国内还是国外，在这一领域都曾做过大量的实验研究工作。重点是测量气膜孔的流量系数和被冷却表面的冷却效率η以及换热系数h。 气膜冷却的概述 气膜冷却也称阻隔冷却，是从热表面的孔排成缝隙中吹出冷气流，并在热表面上形成一层冷气膜，用以阻隔热燃气对固体壁面的加热。图1.2气膜冷却示意图，这是一种十分有效的热防护措施，同时还可以阻隔燃气对固壁材料的腐蚀。由于冷气膜与主燃气流不断掺混，故沿流动方向其隔热作用逐渐下降，为保持气膜的阻隔作用，就需要在一排气膜失效处再喷出冷气形