李广超，张 魏，吴 冬

（沈阳航空航天大学 动力与能源工程学院 辽宁省数字化工艺仿真与试验技术重点实验室，辽宁 沈阳110136）

0 引 言

传热冷却设计是发动机涡轮叶片结构设计的重要环节，包括前缘冷却［1］，内部冲击冷却［2］，尾缘劈缝冷却［3］等。气膜冷却是航空发动机涡轮叶片采用的有效冷却方式之一。孔形对气膜冷却的影响一直是研究的热点。扩张形孔通过降低气膜孔出口速度可以有效提高气膜冷却效率［4－5］。复合角射流也会改进气膜冷却特性［6］。这些扩张形孔带来的问题是加工难度增大，成本提高。为了综合考虑气膜孔加工难度和冷却特性，本世纪出现了以圆柱孔为基本框架的气膜冷却结构。例如在气膜孔上游加突起［7］或者在气膜孔出口增加横向槽［8］增强冷气横向扩散。在气膜孔内部上沿加突脊［9］使冷气更好地贴附在壁面。这些冷却结构和标准圆柱孔射流相比，冷气和燃气掺混过程形成的对漩涡强度减弱，而涡流方向并没有发生变化。上述研究主要是针对冷却效率展开的，作为气膜冷却的研究工作，必须同时知道冷却效率和换热系数才能对气膜冷却特性进行评估。对不同排数的气膜冷却换热系数研究发现，单排孔射流时，扩张孔相对于圆柱孔射流在低吹风比下使换热系数减小；而对于双排孔射流，扩张孔射流相对于圆柱孔射流换热系数在不同吹风比下都增大［10］。为了改变涡流结构，本文作者提出了双出口孔射流气膜冷却［11］，研究发现，气膜孔下游的涡结构发生了改变，双出口孔射流冷却效率明显提高。……