旋轉多段連接通道換熱特性數值模擬研究

李祥陽，陳萬強，趙曙，2，杜建紅2，米國際，王瑋，卿綠軍

（1.西安航空學院，陜西西安710077；2.西安航天動力試驗技術研究所，陜西西安710100）

旋轉多段連接通道換熱特性數值模擬研究

李祥陽1，陳萬強1，趙曙1，2，杜建紅2，米國際1，王瑋1，卿綠軍1

（1.西安航空學院，陜西西安710077；2.西安航天動力試驗技術研究所，陜西西安710100）

為深入了解旋轉作用力對渦輪葉片多段連接通道換熱特征的影響，采用三維數值模擬方法研究了多段連接內通道模型的流動換熱。選取通道入口雷諾數為17 000、旋轉數范圍為0～0.09，多段連接通道3個出口的質量流量比例為25%、50%、25%，旋轉半徑與水力直徑之比的范圍為0～69.6，研究了旋轉數、旋轉半徑對各段通道帶肋壁面換熱分布的影響。結果表明：旋轉附加力造成徑向出流通道沿程壓力系數逐漸增大，徑向入流通道的沿程壓力系數迅速減小；徑向出流通道后緣面的換熱系數隨旋轉數增加而增大，徑向入流通道后緣面的換熱系數隨旋轉數增加而稍有減小，旋轉作用對前緣面換熱的影響情況與后緣面的情況相反；前、后緣面的換熱系數沿流向均隨旋轉半徑與水力直徑比的增加稍有增大，換熱增大幅度較小。

航空航天科學技術基礎學科；帶肋通道；旋轉；對流傳熱；數值模擬；壓力系數

0 引言

現代燃氣渦輪發動機燃氣的溫度已遠高于渦輪葉片材料的耐熱極限，必須對渦輪葉片采取有效的冷卻措施，才能使得燃氣渦輪發動機安全、穩定、可靠的運行。現代燃氣渦輪葉片多采用內、外部組合冷卻方式，目的是借助最少的冷氣達到相對較好的冷卻效果；葉片內部是采用多腔通道的強化吸熱冷卻結構，通常由單個或多段連接冷卻通道組成；葉片外部是通過氣膜良好覆蓋及熱障涂層有效隔熱的冷卻方式。為充分了解葉片內部的流動及換熱情況，必須詳細掌握旋轉多段連接通道內部流動換熱的影響機理。

國內外學者對帶肋及出流內通道冷卻技術開展了廣泛研究［1-13］。以 Su等［1］、Han［2］為代表早期研究了矩形帶肋單通道的流動與換熱特征，針對通道高寬比、肋角度、肋高、肋間距、肋排布等幾何因素及進口條件進行了深入的研究，揭示了單通道的一般換熱機理。張宗衛等［3］、裘云等［4］、蘇福斌等［5］研究了帶氣膜出流內通道的流動換熱特性，主要針對氣膜孔、肋角度、肋與氣膜孔相對位置等幾何參數及氣動分流參數影響的研究。近年來，Fu等［6］、鄧宏武等［7］、Liu等［8］通過實驗和數值模擬方法研究了旋轉數、通道偏角及旋轉作用力對光滑及帶肋的有無連接通道的流動換熱特性，揭示了旋轉作用力對內通道換熱的影響規律。國內外學者［9-13］借助實驗和數值方法對葉片彎轉通道在靜止和旋轉情況下的流動換熱情況進行了大量研究，揭示出彎轉通道的部分流動換熱特征。

公開文獻多集中在通道內部的流動換熱機理的研究，對于多段組合連接通道的流動換熱及轉彎連接后對下游通道流動特征影響研究較少，沒有考慮到實際葉片內部通道為多腔復合連接通道，多段連接通道通常受截面形狀變化、內部結構參數、沿程流量分配以及轉彎效應等影響。本文采用數值模擬方法研究葉片多段連接通道的換熱特性，保證了多段連接通道中各段通道的截面形狀、連接關系與實際葉片相同，考慮旋轉作用力對多段連接通道換熱分布的影響，獲得旋轉多段組合通道的壓力分布、換熱系數與旋轉數、旋轉半徑的關系，為實際葉片內通道設計提供數據參考。

1 物理模型和計算方法

1.1物理模型

本文研究的帶肋多段連接通道模型如圖1所示，數值模擬選取典型葉片是由兩轉彎連接的3通道結構，數值模擬多段連接通道模型與文獻［14］中實驗件內通道結構相同；圖中多段連接通道中氣流由葉根進入，沿通道流動中分別從葉頂和尾緣排出，葉頂和葉根分別進行一次180°轉彎；左圖是旋轉多段連接通道連接結構，流體沿徑向z方向流動或轉彎向-z方向流動，沿流向從出口1、出口2、出口3排出；在第1、2通道的前、后緣面交錯分布著矩形直肋，第3通道的前、后緣面交錯分布著有鍥形直肋，肋的擾動會影響流體與壁面的再附著從而造成壁面換熱分布發生變化；通道入口水力直徑d=20 mm，肋寬e=0.107 d，肋間距與肋寬比p/e=12.58；通道的旋轉軸為x軸，旋轉半徑為R，旋轉方向是由通道的后緣面向前緣面。受葉片外型形尺寸影響，葉片前緣和尾緣多為梯形通道結構，圖1右圖是3個通道的截面形狀。

圖1　多段連接通道幾何模型［14］Fig.1 Geometric model

1.2網格劃分

本文采用的計算網格如圖2所示。由于多段連接通道截面形狀的變化、通道與出口交接面積的變化、肋高度的變化以及轉彎截面等影響，將計算域劃分為多塊非結構混合網格，各塊通過交接面連接。考慮到旋轉作用力及肋對壁面附近流動的影響，在網格劃分時進行了網格加密劃分，并在肋附近通過密度核實現網格局部加密。換熱計算中采用近壁處理函數，因此在前、后緣面上分別增加了10層邊界層網格，并保證近壁面的第一層網格YPlus＜1.通過調整參數加密網格，保證網格質量均大于0.3，選取500萬以上4種網格進行網格無關性驗證，如圖3所示。圖3中Ai表示沿通道流向由肋分開的25塊區域的標記，Nu表示對應區域的平均換熱系數值。根據文獻［14］中旋轉實驗邊界條件給定數值模擬的邊界條件，比較不同網格數的沿程平均換熱努塞爾數Nu計算結果，網格大于9.45×106時最大計算偏差小于1.6%，而5.46×106網格時最大計算偏差小于5.9%，考慮數值模擬結果的準確性、計算周期及效率，選取5.46×106的計算網格可以滿足揭示旋轉多段連接通道換熱機理的分析要求。

圖2　計算域網格Fig.2 Computing mesh

圖3　網格無關性驗證Fig.3 Grid independence

1.3邊界條件及參數定義

使用計算流體力學商業軟件Fluent13.0進行數值計算，流體選用理想氣體（空氣），實驗是基于近似一維半無限大理論條件，采用瞬態液晶方法測量的旋轉多段連接通道后緣面的換熱分布，瞬態液晶實驗測量換熱系數測量不確定度小于9%［5］，選取相同旋轉條件的實驗結果與數值模擬結果對比，如圖4中列出文獻［14］中旋轉實驗模型與數值模擬結果的差異，實驗測量多段連接通道后緣面的換熱分布與3種k-ε模型計算的壁面換熱分布趨勢吻合，數值計算換熱系數結果偏小，綜合比較不同湍流模型下多段通道的沿程壓力系數、換熱系數分布結果，選Realizable k-ε及增強壁面函數［13］對多段連接通道進行詳細數值計算，比較換熱系數與文獻［14］中的相對偏差約為3%～17%、沿程壓力系數相對偏差約為3%。

圖4　湍流模型與實驗結果比較Fig.4 Turbulence models and experimental data

數值計算的邊界條件為：入口設定質量流量進口條件，出口為壓力出口條件，旋轉條件采用單個旋轉坐標系，通過設定旋轉軸來確定流體域旋轉軸方向、旋轉半徑，通過設置旋轉角速度ω來設置旋轉數，不同工況設置中通過調整出口壓力保證3個出口流量分配比例滿足要求，壁面設置無滑移條件、同時給定換熱壁面熱流密度為2 000 W/m2，湍流脈動能和耗散率均采用默認值。求解器選用基于雷諾時均方程的壓力分離隱式穩態求解器，壓力速度耦合采用SIMPLE方法，參數的離散格式為2階迎風格式，壓力修正方程、連續方程、動量方程、k和ε方程均實施亞松弛因子，求解收斂的判斷標準為相對殘差小于10-5.數值模擬設置中入口氣流溫度范圍為300 K～330 K，通過固定壁面熱流密度來獲取氣體沿多段連接通道流動的換熱分布，在給定不同熱流密度進行無關性驗證時，熱流密度僅影響多段通道內部流體溫度差異，對壁面換熱系數分布影響較小，因此計算中給定壁面固定熱流密度2 000 W/m2是能獲得壁面的換熱分布結果。氣體沿通道內部流動的溫度變化范圍較小，不足以引起氣體物性參數較大的變化，這與文獻［14］中不考慮工質溫度變化對實驗測量的換熱系數影響。內通道換熱實驗中，采用熱氣流加熱常溫壁面測量換熱系數，數值模擬是借助冷氣對壁面進行冷卻測量換熱系數，兩種研究方法的換熱方向相反，在不考慮物性變化影響前提下可認為對多段連接通道的換熱影響不大。數值模擬與實驗結果在通道入口段差別較大，這主要是由于實驗進口來流接近真實葉片進口條件，而數值模擬則采取均勻來流，造成了入口段局部與實驗結果偏差較大，流場經過充分發展段后則與實驗結果相吻合。

本文研究的主要參數定義如下：雷諾數Re= ρvind/μ，旋轉數 Ro=ωd/vin，壁面換熱系數 h= qw/（Ti-Tmain），努塞爾數Nu=hd/λ，沿程壓力系數Cp=2（pi-pin）/（ρv2in），式中：ρ為入口氣流密度；vin為入口氣流速度；d為通道入口水力直徑；μ為動力黏度；ω為旋轉角速度；qw為表面熱流密度；Ti為內壁面節點溫度；Tmain為沿程流體溫度；λ為理想氣體導熱系數；pi為截面上測點壓力；pin表示通道入口壓力。

數值計算以文獻［14］中實驗工況進行研究，均選取動葉典型氣動工況、轉數條件，研究固定雷諾數下的4種旋轉數、4種旋轉半徑比：Re為17 000，出口1、2、3的質量流量比為1∶2∶1，Ro分別為0、0.03、0.06、0.09，旋轉半徑與水力直徑比R/d為0、23.2、46.4、69.6.數值模擬結果可通過流場分析帶肋通道壁面換熱分布情況，揭示旋轉作用對多段連接通道換熱的影響。

2 計算結果與討論

圖5　多段連接通道壁面Nu分布Fig.5 Nu distribution of multi-connected internal cooling channel surfaces

2.1旋轉內通道換熱分布云圖

圖5是靜止圖5（a）與旋轉圖5（b）、圖5（c）工況下帶肋多段連接通道前、后緣面的Nu分布云圖。靜止多段連接通道的前、后緣面的Nu分布基本吻合，前后緣面換熱分布差別主要受通道內肋位置、上游通道對稱性影響；肋擾流作用產生的流動分離渦，使通道肋間的壁面周期性的換熱增強；受通道截面形狀和轉彎分離的影響，使3段帶肋通道壁面的Nu分布不均。旋轉多段連接通道受到哥氏力、浮升力的疊加作用造成通道前、后緣面的Nu分布差別較大，由圖5（b）、圖5（c）可知各段通道和轉彎段的Nu分布受旋轉作用的影響不盡相同，后緣面的第1通道右側靠近轉彎隔墻的Nu沿流向略有增加，第2通道右側遠離轉彎段的Nu減小，左側靠近轉彎隔墻的Nu增大，第3通道遠離轉彎段的Nu沿流向明顯增大；前緣面的3段通道Nu增減情況與后緣面相反。這種分布規律是由于旋轉哥氏力使流體向哥氏力所指向的壁面偏移，指向壁面附近的主流速度、指向壁面的摩擦損失均增加，強化了指向壁面的換熱能力。徑向出流通道哥氏力指向后緣面，后緣面的第1、3通道換熱增強，而哥氏力較肋的擾動作用相對較弱，因此沿流向隨著主流速度減小，旋轉作用對Nu的增強效果逐漸加強；徑向入流通道哥氏力指向前緣面，前緣面的第2通道換熱明顯增強。旋轉使后緣面的第1轉彎段和前緣面的第2轉彎段換熱略有增加，并且轉彎段分離與沖擊流動使下游通道壁面換熱分布不均，轉彎對渦及旋轉作用力的共同作用使轉彎段下游通道的前、后緣面Nu差距更大。旋轉離心浮升力主要受流體與壁面溫差影響，沿主流方向壁面與流體的溫差逐漸減小，浮升力對壁面換熱影響逐漸減弱。由圖6中靜止和旋轉多段連接通道的中截面速度場明顯看出，旋轉作用力改變通道內的流場結構，使沿流向的速度場在不同通道內均發生了偏移，改變壁面附近及轉彎區域的速度大小，造成壁面附近換熱系數變化，旋轉作用力使轉彎段造成的回流渦形狀和位置發生改變，從而影響到轉彎連接區域通道壁面的換熱分布。

圖6　中截面速度場分布Fig.6 Distribution of velocity fields on mid-cut plane

2.2多段連接通道沿程展向平均換熱

沿主流方向沿程展向平均努賽爾數Nuav隨Ro變化如圖7所示，圖中l/d為無量綱長度，表示主流沿流向流過的距離l與通道入口水力直徑d之比。前、后緣面的Nuav沿流向均呈多波峰狀分布，且流向肋的擾流作用逐漸減弱，肋間高換熱區域逐漸靠近肋下游背風面。這是由于轉彎作用使下游通道進氣與肋產生一定夾角，造成肋后再附著區域偏移，肋間壁面沿程平均換熱系數分布。第1、3通道后緣面的Nuav隨Ro增大而增加，前緣面的的Nuav隨Ro增大而減小；第2通道后緣面的Nuav隨Ro增大而略有減小，前緣面的Nuav隨Ro增大而增加，這是旋轉哥氏力對哥氏力指向壁面換熱的影響；轉彎段前、后緣面的Nuav隨Ro增大基本不變。隨著旋轉數增加，哥氏力作用對哥氏力指向壁面換熱增強效果較明顯，且沿流向影響略有增大；對哥氏力背向壁面的換熱影響較弱。

圖7　不同旋轉數下的沿程展向平均努賽爾數Fig.7 Spanwise average Nu along flow direction in the case of different rotation numbers

沿主流方向沿程展向平均努賽爾數Nuav隨R/d變化如圖8所示，前、后緣面的Nuav隨旋轉半徑增加而略有增大，在兩肋間的高換熱區可看出換熱增加幅度極小，說明了離心浮升力作用對旋轉內通道換熱增強不明顯，這是由于離心作用力與流動方向相同或相反，對肋間流體再附著作用效時不明顯，因此旋轉半徑對壁面換熱影響較小。

2.3旋轉多段連接通道壓力系數分布

圖9是多段連接通道沿程壓力系數分布。由圖9（a）可看出，靜止多段連接通道沿程壓力系數的數值模擬結果與實驗結果基本吻合，沿程壓力系數分布規律與降低幅度基本相同，數值模擬基本能反映出沿程流動特征規律。由圖9（b）、9（c）可知，不同旋轉數、旋轉半徑比時多段連接通道沿程壓力系數Cp分布，受通道肋的影響使沿程的壓力系數呈多波峰狀分布，且沿主流方向擾動逐漸減弱，這是由于沿流向的分流與轉彎使得流體沿程肋動作用逐漸減小。兩肋之間系數逐漸上升，這是由于肋使主流分離后在肋后形成回流低壓區域，沿流向壁面壓力緩慢升高。由圖9（b）可看出，靜止工況（Ro=0）的第1通道Cp降低最快，沿程流動損失最大；第2通道Cp降低幅度較小，沿程流動損失較小；受出口3沿程分流使第3通道Cp略有增加；轉彎段壓力系數逐漸升高后迅速降低，轉彎造成的流動損失較大；多段連接后各段通道的沿程壓力系數增減幅逐漸降低。圖9（b）、9（c）中旋轉多段連接通道的第1、3通道Cp減小幅度隨旋轉數、旋轉半徑的增加而逐漸降低，且受旋轉半徑增加的變化更為明顯，這是旋轉產生的離心力減小了徑向出流通道的流動損失；旋轉數多段連接通道的第2通道Cp減小幅度隨旋轉數、旋轉半徑增加而逐漸增大，受旋轉半徑變化的影響更為明顯，旋轉離心力增加了徑向入流通道的流動損失；旋轉多段連接通道的第1、2轉彎段的Cp差距逐漸增加；旋轉使第1轉彎段流動損失增加，使第2轉彎段的流動損失減小。

圖8　不同旋轉半徑下的沿程展向平均努賽爾數Fig.8 Spanwise average Nu along flow direction in the case of different rotation radii

3 結論

圖9　多段連接通道壓力系數分布Fig.9 Pressure coefficient distribution of multi-connected internal cooling channel

本文針對典型渦輪動葉內部多段連接通道模型進行數值模擬研究，在設計氣動參數范圍內，獲得了多段連接通道換的熱特征以及沿程壓力系數分布情況，得出以下4點結論：

1）靜止多段連接通道的壁面換熱主要受通道截面形狀、各段通道連接關系及出流情況的影響，轉彎作用使連接上游通道的流體向轉彎側偏移，在轉彎段內分離并沖擊下游通道，形成離動分離，造成下游通道的流動不均勻，從而影響上、下游通道及轉彎段內的壁面換熱分布。轉彎同時形成了沖擊射流和回流渦，會造成局部換熱系數過高或者過低，影響整體換熱分布的均勻性。

2）旋轉哥氏力、離心力的疊加作用使多段連接通道前、后緣面的換熱分布發生了變化，徑向出流通道的后緣面努賽爾數隨旋轉數的增加而逐漸增大，徑向入流通道的后緣面努賽爾數隨旋轉數的增加而略有減小，且沿主流方向努賽爾數的變化幅度增大，轉彎段后緣面的低換熱區域減小；前緣面的努賽爾數增減情況與后緣面的相反。

3）帶肋回轉通壁面的沿程展向平均努賽爾數呈多波峰狀分布，沿流向肋的擾流作用逐漸減弱，而且兩肋之間高換熱區域逐漸靠近肋背風面；隨著旋轉數的增加，徑向外流通道后緣面和徑向內流通道前緣面的沿程展向平均努賽爾數均明顯增大；隨著旋轉半徑與水力直徑比的增加，多段連接通道壁面換熱均略有增大，旋轉半徑增大對換熱增強的幅度不明顯。

4）旋轉作用使徑向出流通道的壓力系數降低幅度減小，沿程壓力損失降低；旋轉作用使徑向入流通道的壓力系數降低幅度增大，沿程壓力損失升高；旋轉半徑增加對壓力系數變化的影響更為明顯。

（References）

［1］ Su G G，Chen H C，Han J C.Computation of flow and heat transfer in two-pass rotating rectangular channels（AR=1∶1，AR=1∶2，AR=1∶4）with 45-deg angled ribs by a Reynolds stress turbulence model［C］∥Proceedings of the ASME Turbo Expo 2004. Norcross，GA，US：American Society of Mechanical Engineers，2004：603-612.

［2］ Han J C.Heat transfer and friction channels with two opposite ribroughened walls［J］.ASME Journal of Heat Transfer，1984，106（4）：774-781.

［3］ 張宗衛，朱惠人，王振偉，等.出流孔位置對帶肋矩形通道換熱特性的影響［J］.推進技術，2011，32（8）：581-585. ZHANG Zong-wei，ZHU Hui-ren，WANG Zhen-wei，et al.Influence of bleed hole location on heat transfer in rectangular channels with ribs［J］.Journal of Propulsion Technology，2011，32（8）：581-585.（in Chinese）

［4］ 裘云，朱惠人，倪萌，等.帶肋壁與出流孔內流通道中肋角度對流量系數的影響［J］.航空動力學報，2009，18（4）：235-238. QIU Yun，ZHU Hui-ren，NI Meng，et al.Effect of rib turbulator orientation on the discharge coefficient of suction hole in the internal passage［J］.Journal of Aerospace Power，2009，18（4）：235-238.（in Chinese）

［5］ 蘇福斌，朱惠人，郭濤，等.內冷通道帶肋和出流孔壁面的換熱研究［J］.航空動力學報，2009，24（7）：1500-1506. SU Fu-bin，ZHU Hui-ren，GUO Tao，et al.Heat transfer enhancement within an internal passage by combinations of ribs and suction holes［J］.Journal of Aerospace Power，2009，24（7）：1500-1506.（in Chinese）

［6］ Fu W L，Wright L M，Han J C.Heat transfer in two-pass rotating rectangular channels（AR=1：2 and AR=1：4）with 45 deg angled rib turbulators［J］.ASME Journal of Turbomacinery，2005，127（1）：164-174.

［7］ 鄧宏武，魏喆，陶智，等.旋轉狀態下蛇形通道內流動與換熱的機理研究［J］.航空學報，2005，26（4）：411-416. DENG Hong-wu，WEI Zhe，TAO Zhi，et al.Study on mechanism of turbulent flow and heat transfer in rotating passages［J］.Acta Aeronautica et Astronautica Sinica，2005，26（4）：411-416.（in Chinese）

［8］ Liu Y H，Huh M，Han J C，et al.High rotation number effect on heat transfer in a triangular channel with 45°，inverted 45°，and 90°ribs［J］.ASME Journal of Heat Transfer，2010，132（7）：71702-71711.

［9］ 趙曙，朱惠人，郭濤，等.旋轉帶肋多段連接通道流動換熱數值模擬［J］.西安交通大學學報，2014，48（2）：125-130. ZHAO Shu，ZHU Hui-ren，GUO Tao，et al.Numerical predictions of flow and heat transfer for rotating internal cooling channels with rib turbulators［J］.Journal of Xi’an Jiaotong University，2014，48（2）：125-130.（in Chinese）

［10］ 朱劍琴，徐國強，陶智，等.帶肋變截面多段連接通道內流動與換熱的數值模擬［J］.北京航空航天大學學報，2009，35（1）：18-22. ZHU Jian-qin，XU Guo-qiang，TAO Zhi，et al.Numerical investigation of heat transfer and flow resistance in U-shaped variable cross-section channels with different rib heights［J］.Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics，2009，35（1）：18-22.（in Chinese）

［11］ 劉傳凱，鄧宏武，陶智，等.旋轉蛇形通道內冷氣流動和換熱的數值模擬［J］.航空動力學報，2005，20（4）：662-667. LIU Chuan-kai，DENG Hong-wu，TAO Zhi，et al.Prediction of turbulent flow and heat transfer with in rotating U-shaped passages［J］.Journal of Aerospace Power，2005，20（4）：662-667. （in Chinese）

［12］ Schroll M，Lange L，Elfert M.Investigation of the effect of rotation on the flow in a two-pass cooling system with smooth and ribbed walls using PIV［C］∥the ASME TURBO EXPO 2011.Vancouver，British Columbia，Canada：ASME，2011.

［13］ Egger R C，von Wolfersdorf J，Schnieder M.Heat transfer measurements in an internal cooling system using a transient technique with infrared thermography［C］∥ASME Turbine Technical Conference and Exposition.Copenhagen，Denmark：ASME，2012.

［14］ 趙曙，朱惠人.旋轉狀態下回轉通道內部流動與換熱特性研究［D］.西安：西北工業大學，2014. ZHAO Shu，ZHU Hui-ren.Study of channel rotary internal flow and heat transfer characteristics in rotation［D］.Xi’an：Northwestern Polytechnical University，2014.（in Chinese）

Numerical Prediction of Heat transfer Characteristics of Rotating Multi-connected Internal Cooling Channels

LI Xiang-yang1，CHEN Wan-qiang1，ZHAO Shu1，2，DU Jian-hong2，MI Guo-ji1，WANG Wei1，QING Lyu-jun1
（1.Xi’an Aeronautical College，Xi’an 710077，Shaanxi，China；2.Xi’an Aerospace Propulsion Test Technology Institute，Xi’an 710100，Shaanxi，China）

To better understand the effect of rotation on the heat transfer characteristics of internal channels，the flow and heat transfer in an internal channel with 90°ribs are investigated using three-dimensional numerical simulation method.The Reynolds number of channel inlet is 17 000，and the mass flow rates of three outlets are 25%，50%，and 25%，respectively.The rotating number and the hydraulic diameter divided by radius of gyration range from 0 to 0.09 and 0 to 69.6，respectively.The influences of rotation number and radius of gyration on heat transfer coefficient are achieved.Results show that the pressure coefficient increases along radial outflow and decreases along radial inflow due to rotational force.In the trailing surface，Nusselt number（Nu）in radial outflow passages increases and Nu number in radial inflow passage decreases with the augment of the rotation number.The variation of Nu in the leading surface is contrary to that of the trailing surface.The Nu numbers along the flow direction in trailing and leading surfaces are slightly enhanced when the ratio of gyration radius to hydraulic diameter increases.The surface heat transfer coefficient is affected by the variable radius of gyration.

basic disciplines of aerospace and technology；ribbed channel；rotating；convective heat transfer；numerical simulation；pressure coefficient

V231.1

A

1000-1093（2016）03-0518-07

10.3969/j.issn.1000-1093.2016.03.018

2015-04-20

國家自然科學基金項目（51575420）；陜西省自然科學基金項目（2014JM2-5069）；西安市技術轉移促進工程-產學研合作重大項目（CXY1518（2））

李祥陽（1972—），男，講師。E-mail：lxyqyl@163.com