李心语，刘火星

（北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京 100083）

涡轮内部的流场与温度场是高度耦合的，一方面涡轮内部流场存在着如激波、二次涡系等复杂流动结构，会影响到部件温度场分布及其换热特性，另一方面，固体域的温度分布及冷却射流与主流的相互作用也将反过来影响流场的流动特征［1］。因此，理解和掌握涡轮内部流场温度场相互作用机制，对于提高冷却效率和准确预测热负荷有着重要意义［2］。

随着CFD技术的发展和整体计算能力的提升，流热耦合（Conjugate Heat Transfer，CHT）计算方法被越来越多地应用于涡轮内部流动换热机理研究及优化设计［3］。NASA的Heidmann等［4］开发了一套三维流热耦合求解程序，通过流体模块Glenn-HT求解流体域，使用边界单元法求解固体域，该程序在真实气冷涡轮算例上实现了多区耦合模拟。Bohn等［5］使用CHT-flow共轭传热程序（基于有限体积格式），对复杂气冷叶片热负荷进行了预测与耦合传热分析，结果可用于涡轮叶片冷却系统的优化设计。国内李宇［6］、苏欣荣［7］等也在有关方面做出了大量工作。随着流热耦合计算技术成熟度的提高，相关商用软件也获得了广泛应用。Eifel等［8］使用CFX软件对复杂冷却涡轮开展了流热耦合数值模拟，基于结果对几何结构进行优化。Mazur等［9］使用STAR CD软件对气冷高压涡轮导叶开展了数值模拟，结果可用于分析叶片强度损伤及寿命预测。此外，哈尔滨工业大学的董平［10］也针对C3X叶片前缘气冷结构为研究对象开展流热耦合数值模拟，较为精确地模拟出了冷却出流过程。……