常 胜，杜 强，王 沛，柳 光，刘 军，肖向涛

(1. 中国科学院 工程热物理研究所，北京 100190；2. 中国科学院大学 工程科学学院，北京 100049；3. 中国科学院 轻型动力创新研究院，北京 100190；4. 中国科学院大学 航空宇航学院，北京 100049)

燃气涡轮发动机起动、停车等过程(也称过渡态)中来流温度和压力的急剧变化，将会引起燃气与涡轮叶片换热的大幅度动态变化，同时在金属导热影响下，叶片的温度场也会处于非稳定状态。过渡态下异常的温度分布会导致涡轮转子承受较大的局部热应力及热变形，进而使叶片发生热疲劳现象，严重影响涡轮部件工作寿命，因此有必要开展发动机过渡过程涡轮叶片瞬态温度场的研究，为叶片可靠性分析提供依据。

过渡过程涉及流动稳定和热稳定两类问题，通常，建立系统的热稳定(即建立稳定的温度场)所需的时间要远远大于建立流动稳定(即建立稳定的速度场)所需要的时间[1]。当高温燃气流过涡轮叶片通道后，其热扰动穿透固体的深度有限，此时叶片的热响应将慢于气动响应，应考虑金属热惯性带来的温度滞后效应[2]。过渡态叶片温度的滞后会引起热变形的滞后，随之对叶尖间隙产生影响，进一步引起涡轮效率的下降[3]，严重时会导致叶尖发生刮磨，因此须要全面地预测过渡态下金属叶片的温度场。由于发动机整个飞行包线涉及众多过渡过程，快速准确的温度预估方法就显得尤为重要。

作为目前燃气涡轮发动机设计的关键技术，流热耦合数值模拟在涡轮换热领域得到了广泛的应用。……