王裕东,赵长宇，李广超*，王晶晶，张 魏

(1.沈阳航空航天大学航空发动机学院,沈阳 110136；2.西北工业大学动力与能源学院,西安 710129)

为了提高燃气涡轮发动机的性能和效率，涡轮前温度不断提升，涡轮叶片工作环境愈加恶劣，要使叶片正常工作需要合理设计冷却结构[1-2]。冷却结构设计必须以叶片外换热特性为依据[3-4]，发动机工作状态变化导致叶片表面边界层转捩点变化，边界层流态改变使换热突然增强[5]，因此冷却薄弱部位并不固定，需要详细分析转捩点在不同工况下的变化规律，准确预测不同工况下转捩点变化区间。

临界雷诺数判据只适用于无压力梯度情况[6]，使用动量厚度雷诺数预测转捩点可以将压力梯度考虑在内[7]。Abu-Gharmam等[8]提出的转捩模型考虑了来流湍流度对临界动量厚度雷诺数的影响，在无压力梯度和逆压梯度下与实验结果吻合良好，在强顺压梯度下效果较差。Schmidt等[9]基于实验数据库[8]发展的转捩模型无论转捩点还是转捩长度都与实验数据有很好的一致性。

风洞实验数据在涡轮叶片冷却设计中起到关键作用。国外在这方面起步较早，Nealy等[10]在美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)稳态风洞中获得的C3X和MarkⅡ叶片表面换热数据已经成为验证数值计算可靠性的经典数据，近年来国外的实验研究重点是构建实验数据库和为改进数值方法提供数据支持[11-13]。国内李静美等[14]首次在中国科学院力学研究所的激波风洞上进行高速状态叶片换热测量。李红……