渦輪葉片微小通道氣膜新型復合冷卻結構設計

孫紀寧 鄧 晶 鄧宏武

(北京航空航天大學 航空發動機氣動熱力重點實驗室，北京100191)

冷卻問題一直是航空發動機葉片設計中的難點和關鍵［1］.我國發動機發展的多年實踐證明，要實現發動機設計制造方面的諸多問題的徹底解決，探索我國獨有的冷卻結構和冷卻方案將是新一代冷卻技術的主要研究內容.

微通道換熱器是一種新興的換熱技術，已經在生物、航天、化學等領域得到廣泛的應用，認識到微小通道的流動與換熱的優勢［2－4］，北航旋轉換熱課題組首次提出了將微小通道應用在整體葉片冷卻系統中.聞潔、趙桂林［5］在綜合流向微槽表面流動及傳熱特性的基礎上，結合渦輪葉片冷卻通道內的流動和換熱特性，提出了將流向微槽表面應用于渦輪葉片的冷卻通道中;劉慶東［6］等人的研究發現，在相同傳送功率的條件下，微小矩形通道的綜合換熱效果要大于光通道以及交錯肋的綜合換熱效果;馬世巖等人［7］通過計算發現，微小通道開槽后的平均換熱努塞爾數Nu和阻力系數與開槽前的原型相比只有略微下降，并沒有明顯的改變.渦輪葉片系統熱防護技術發展了幾十年，期間最為成功和重要的技術之一就是氣膜冷卻，其在提高渦輪前溫度、節省冷卻氣體用量方面具有重要的作用，一種新型式的冷卻系統不能摒棄此類關鍵技術.

因此，本文首次提出了將微小通道新型冷卻結構和傳統的氣膜冷卻形式結合起來，形成渦輪……