李左飙，温风波，唐晓雷，苏良俊，王松涛

哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，哈尔滨 150001

气膜冷却技术作为一种简单有效的成熟冷却技术，被广泛运用于各种工业产品中。气膜冷却的基本原理是：在高温部件表面布置冷气孔或狭槽，冷却介质通过叶片内部的流道，经由孔或槽以横向射流的形式注入主流之中，并在主流的压力和摩擦力作用下弯曲附着在高温部件表面，形成温度较低的冷气膜，将壁面与高温燃气隔离开，同时带走部分高温燃气或明亮火焰对壁面的辐射热，对壁面起到良好的保护作用[1-2]。

气膜冷却最早来源于Wieghardt[3]的二维槽缝热气喷射研究，用于解决机翼防冻问题。20世纪70年代，气膜冷却开始被用于涡轮叶片上。早期研究者主要通过解析计算(Metzger[4]、Muska[5]和Gritsch[6]等)和设计实验(Goldstein[7]、Pedersen[8]以及Sinha[9]等)的方式分析气膜孔的冷却性能及其影响因素，为气膜冷却技术的发展提供了理论和实验支持。然而单纯的解析计算或实验的方式时间周期长，人力物力成本高，难以在大规模工业活动中应用。随着高性能计算手段的发展，基于数值模拟的计算流体力学(CFD)的方法得到了越来越多的重视。Walters和Leylek提出了适用于三维气膜冷却问题的数值模拟体系[10]，并将该体系应用于圆柱形孔和成型孔气膜冷却流场计算中[11-14]，通过与实验数据对比，验证了数值计算方法在气膜冷却性能预测上的可行性和准确性。Acharya等[15]总结了现有的各种数值方法对气膜冷却流动和传热的预测能力，表明大涡模拟(LES)和直接数值模拟(DNS)在预测结果方面表现得比湍流模型更好。……