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弯曲段壁面冲击发散冷却特性的实验研究

杨卫华  曹俊  宋双文  张靖周  
【摘要】:随着现代涡轴发动机功重比的不断提高,一方面要求压气机的出口压力及温度大幅提高,燃烧室用于燃烧的空气量及燃烧温度也大幅提高,另一方面用于燃烧室冷却的空气量却大幅减小,这一矛盾使得对火焰筒壁面的冷却技术提出了更高的要求。传统的气膜冷却方式已经愈来愈不适用于高温升火焰筒壁面冷却壁面的要求。冲击+发散气膜复合冷却方式是一种先进高效的冷却结构形式,具有冷却空气量少,壁温均匀,冷却效率高等特点,因此该冷却方式极有可能在下一代高功重比涡轴发动机火焰筒冷却结构中得到应用。为此就必须需针对涡轴发动机火焰筒采用冲击发散冷却结构时的冷却特性开展详细的研究,以期为下一代涡轴发动机回流燃烧室采用此结构时提供一定的理论依据。为了研究回流燃烧室弯曲段采用冲击发散冷却结构形式对冷却效率的影响规律,设计了多种不同几何尺寸的计算模型,采用试验方式分别对其冷却效果进行了试验研究,得出了如下结论:(1)吹风比对冷却效率影响显著,随着吹风比的增大冷却效率升高。沿整个弯曲段冷却效率呈现先增加后减小的趋势,但是变化幅度很小;(2)弯曲段冲击发散冷却结构发散孔倾角对冷却效率影响很大,冷却效率随着发散孔倾角的减小而增大;(3)发散孔纵向间距小的发散孔板冷却效率高于纵向间距大的发散孔板的冷却效率。

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