杨晓军 常嘉文 刘智刚 刘文博 柳笑寒 于浩洋

摘要：为了提高低长径比（L/D=2）下气膜孔的冷卻能力，本文提出一种双波纹孔的新型气膜孔结构。选取圆柱孔、扇形孔和猫耳孔作为对比孔型，应用数值模拟的方法对4种孔形的流场和冷却效率进行了研究。结果表明，双波纹孔的出口面积较大，其支孔结构能够减弱气膜孔进口射流的影响，降低气膜孔中的“空腔”区域，使冷却空气流动更加合理。低吹风比（M= 0.5）时，双波纹孔气膜中心的高冷却效率区域更大，高吹风比（M=1.5）时，双波纹孔后气膜会出现“缩颈”现象，其中心线上的冷却效率约为0.3以上，展向平均冷却效率约在0.1以上，优于其余三孔。当吹风比提高到M=2.5时，扇形孔的冷却效率略优于双波纹孔，但展向平均效率基本一致，综上双波纹孔在低长径比下具有良好的冷却效率分布，为航空发动机薄壁热端部件挖掘冷气的冷却潜力提供一个可行方案，希望为相关研究和设计提供借鉴和参考。

关键词：气膜冷却；双波纹孔；长径比；冷却效率；分支孔

中图分类号：TK471文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.05.005

气膜冷却是航空发动机热端部件重要的冷却技术之一。它是通过压气机相应级引入冷却气体经气膜孔向外喷出，在热端部件表面形成一层气膜的方法阻隔高温燃气的加热。目前燃气温度已经远高于材料的承受极限，赵明东[1]对全时段涡轮叶片进行了瞬态热分析，说明了高温燃气具有瞬态性，当机动飞行时可能产生远高于正常的温度。……