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间 孔 和 肋 上 游 孔 , 而 通 道 截 面 则 通 过 气 膜 孔 雷 诺 数 大 小 间 接 影 响 了 气 膜 孔 的 流 量系 数 。由 于 内 部 冷 却 通 道 的 实 验 研 究 成 本 高 , 现 有 的 测 试 技 术 也 难 以 实 现 高 温 高 流量 工 况 , 因 此 数 值 模 拟 也 大 量 用 于 预 测 内 部 冷 却 通 道 的 传 热 和 流 动 情 况 。 目 前 针对 内 部 冷 却 通 道 的 数 值 模 拟 方 法 主 要 有 雷 诺 时 均 (RANS)、 脱 体 涡 模 拟 (DES)和 大 涡 模 拟 (LES)。RANS 方 法 计 算 成 本 较 低 , 采 用 简 单 湍 流 模 型 时 精 度 较 低 ,[13]但 使 用 复 杂 湍 流 模 型 仍 能 得 到 较 好 结 果 。Marco 等 采 用 RANS 方 法 , 同 时 使 用了 低 雷 诺 数 k-ε、 低 雷 诺 数 k-ω-SST 和 v 2 -f 模 型 预 测 了 侧 壁 出 流 对 双 流 程 通 道 的影 响 , 认 为 k-ε 和 k-ω-SS 模 型 对 进 口 通 道 的 传 热 数 据 的 预 测 比 较 准 确 , 但 是 对 于弯 头 区 传 热 的 预 测 偏 低 , 对 二 次 流 与 尾 缘 碰 撞 的 影 响 预 测 偏 高 ;v 2 -f 模 型 对 传 热的 预 测 偏 差 大 , 但 是 趋 势 捕 捉 正 确 。Evan A. Sewall 和 Danesh K. Tafti [14] 对 燃 气 轮机 内 冷 通 道 的 弯 头 区 域 进 行 了 LES 模 拟 , 较 好 地 预 测 了 弯 头 中 部 的 反 向 Dean 涡和 外 侧 壁 面 冲 击 造 成 的 显 著 传 热 强 化 。1.3 本 文 主 要 研 究 工 作根 据 文 献 调 研 结 果 , 气 膜 抽 吸 作 用 下 的 内 部 冷 却 流 动 传 热 机 理 还 不 是 很 明 确 。目 前 对 该 问 题 的 研 究 主 要 针 对 直 通 道 , 无 法 解 释 真 实 内 部 冷 却 通 道 中 的 复 杂 流动 , 尤 其 是 弯 头 大 分 离 与 气 膜 孔 抽 吸 的 交 互 作 用 。 因 此 本 文 选 取 带 气 膜 孔 的 矩 形弯 头 U 形 带 肋 通 道 作 为 研 究 对 象 , 采 用 瞬 态 液 晶 测 量 技 术 对 光 滑 通 道 、 无 抽 吸 的带 肋 通 道 和 有 气 膜 孔 抽 吸 的 带 肋 通 道 表 面 的 传 热 分 布 进 行 了 详 细 测 量 和 对 比 , 同时 采 用 RANS 数 值 模 拟 方 法 研 究 其 流 动 和 传 热 特 性 , 以 期 分 析 肋 片 、 弯 头 和 气 膜孔 交 互 作 用 条 件 下 , 内 部 冷 却 的 流 动 传 热 机 理 。3