劉 釗，楊 星，豐鎮(zhèn)平

(西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院葉輪機(jī)械研究所，西安 710049)

有關(guān)燃?xì)廨啓C(jī)葉片的常用冷卻方式以及葉片內(nèi)部冷卻技術(shù)，作者已在葉片內(nèi)部冷卻的綜述中［1］進(jìn)行過介紹，本文針對(duì)燃?xì)馔钙饺~片及通流部分外部冷卻，基于已有學(xué)者對(duì)氣膜冷卻研究的專門綜述［2－6］，重點(diǎn)介紹氣膜冷卻孔型的研究發(fā)展;限于篇幅，本文對(duì)葉頂傳熱冷卻和尾緣劈縫冷卻的內(nèi)容就不作詳細(xì)介紹，葉柵端壁的氣膜冷卻將在作者端壁冷卻的論文中予以全面介紹。

1 氣膜冷卻簡(jiǎn)介

氣膜冷卻是燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片及其通流部分外部冷卻的主要形式。氣膜冷卻是指冷卻工質(zhì)從葉型表面的離散氣膜孔或是槽縫以射流的方式噴出進(jìn)入高溫主流，在主流壓力和摩擦力等的作用下，經(jīng)與主流摻混后形成的低溫冷卻流貼近壁面向下游流動(dòng)形成冷卻氣膜，從而起到對(duì)高溫部件表面進(jìn)行隔熱和冷卻保護(hù)作用的一種冷卻方案，如圖1 所示。

1.1 氣膜冷卻的影響因素

出于燃?xì)廨啓C(jī)整體性能的考慮，總是希望用最少的冷氣量來獲得最高的冷卻效率，因此，影響氣膜冷卻性能的諸多因素自然就成為設(shè)計(jì)與研究人員關(guān)注的內(nèi)容。氣膜冷卻的影響因素主要分為氣動(dòng)和幾何結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面。Han 等［2］、戴萍等［3］以及李佳等［4］對(duì)此作了詳細(xì)論述，在此不再贅述。表1 總結(jié)了自1974年Blair［7］首先開展氣膜冷卻研究以來公開文獻(xiàn)中所研究過的對(duì)氣膜冷卻性能有影響的參數(shù)，其中帶“※”號(hào)標(biāo)記的因素為重要影響因素。

圖1 氣膜冷卻示意圖［6］

表1 影響氣膜冷卻性能的因素

優(yōu)良的氣膜孔型和氣膜孔組合方式可以獲得很好的冷卻性能，從而能夠減少冷氣使用量，因此近年來氣膜冷卻研究的熱點(diǎn)主要集中在氣膜孔的孔型及其組合方式上。本文著重對(duì)這方面研究工作進(jìn)行詳細(xì)總結(jié)。

1.2 冷卻氣膜的出流結(jié)構(gòu)

要理解各種新型氣膜孔和組合氣膜孔的作用機(jī)理，需要對(duì)氣膜孔冷卻出流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)有一個(gè)充分的認(rèn)識(shí)。圖2 示出了橫向流中的冷卻射流所形成的復(fù)雜流動(dòng)結(jié)構(gòu)。如圖所示，氣膜冷卻出流進(jìn)入主流后，與主流之間發(fā)生卷吸和摻混，因此主流和冷卻出流之間的相干性異常復(fù)雜。研究表明，主流和冷卻出流相互作用誘發(fā)出的多種渦結(jié)構(gòu)取決于速度比、吹風(fēng)比和動(dòng)量比等冷卻射流和主流的流動(dòng)參數(shù)。一般即使在較小的吹風(fēng)比下，由于冷卻出流的內(nèi)在運(yùn)動(dòng)特征，流動(dòng)也呈湍流狀態(tài)。在這種湍流流動(dòng)中，存在4 種不同尺度的渦結(jié)構(gòu):(1)反向旋轉(zhuǎn)的卵形渦對(duì)，也稱之為腎形渦或縱向耦合渦，它是尺度最大的渦結(jié)構(gòu)，其主要渦量源于氣膜孔兩側(cè)邊緣卷起的旋渦。這些漩渦在冷卻出流和主流之間相互剪切的作用下向下游逐漸發(fā)展成較大的卵形渦對(duì);(2)馬蹄渦，為尺度最小的渦結(jié)構(gòu)，對(duì)氣膜冷卻幾乎不產(chǎn)生影響，馬蹄渦的形成類似于流體繞流鈍頭物體，源于冷卻出流邊界層中存在的壓差;(3)迎風(fēng)渦和背風(fēng)渦，由于在橫向流中的冷卻射流流動(dòng)中還存在某種程度上的自由射流特征，因此在冷卻出流結(jié)構(gòu)中還可以觀察到自由射流的分離渦環(huán)，它在圍繞著冷卻射流旋進(jìn)的過程中會(huì)被打散，從而形成迎風(fēng)渦和背風(fēng)渦;(4)尾跡渦，與卡門渦街現(xiàn)象相似，繞過射流的橫向主流還會(huì)在下游形成尾跡渦區(qū)，是一種邊界層的流動(dòng)分離現(xiàn)象。

圖2 橫向流中單個(gè)普通氣膜孔射流所形成的復(fù)雜流動(dòng)結(jié)構(gòu)［8］

在氣膜冷卻出流復(fù)雜的流動(dòng)渦系結(jié)構(gòu)中，腎形渦對(duì)氣膜冷卻的性能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的不利影響。腎形渦因其獨(dú)特的旋轉(zhuǎn)方向，使得冷氣在橫向的擴(kuò)散能力受到限制，同時(shí)腎形渦還會(huì)將主流高溫燃?xì)饩砦奖诿?，這都不利于冷卻?；谶@一點(diǎn)，冷卻設(shè)計(jì)研究人員提出了多種新孔型結(jié)構(gòu)，不同孔型之間的組合方式，并發(fā)展了孔－渦發(fā)生器的組合冷卻方式，希望能夠通過這些手段弱化腎形渦，讓冷氣的橫向擴(kuò)散能力和附壁性得到增強(qiáng)。

2 新型氣膜孔結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展

2.1 新孔型

氣膜孔的改型研究一直是透平氣膜冷卻問題研究的熱點(diǎn)。Bunker［9］針對(duì)改型氣膜孔作過非常詳細(xì)的綜述。圖3 給出了迄今為止公開文獻(xiàn)中出現(xiàn)過的各種新型氣膜孔。Goldstein 等［10］最先開展了通過改變氣膜孔形狀來改善氣膜冷卻性能的研究。

圖3 新型氣膜孔

Hyams 和Leylek［11］應(yīng)用數(shù)值方法得到了前向擴(kuò)張出口、橫向擴(kuò)張出口、進(jìn)口改型和尖頭出口形等4 種氣膜孔與圓柱形氣膜孔在氣膜冷卻性能方面的對(duì)比結(jié)果，指出，橫向擴(kuò)張孔的氣膜冷卻性能最好;前向擴(kuò)張氣膜孔沿孔中心線的冷卻性能較好;通過改變氣膜孔幾何形狀可以控制氣膜邊界層中與橫向流纏繞的渦結(jié)構(gòu)，該渦也是腎形渦形成的主因。Thole 等［12］和Hevean 等［13］發(fā)現(xiàn)出口橫向和前向均擴(kuò)張的氣膜孔的冷卻有效度會(huì)比單一的橫向擴(kuò)張氣膜孔的低。對(duì)于圓錐形氣膜孔，研究結(jié)果非常有限，只有Jackson 等［14］基于降低氣動(dòng)損失的目的對(duì)其進(jìn)行過研究。Dittmar等［15］對(duì)雙排狹縫氣膜孔的研究表明，與扇形和圓形氣膜孔相比，即使是在高吹風(fēng)比下，狹縫孔出口附近區(qū)域的冷卻射流分離現(xiàn)象也不明顯。Sargison 等［16－19］采用新型縮放槽縫孔，對(duì)普通氣膜孔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，得到了較好的氣膜冷卻效果和孔口氣動(dòng)性能。Lu［20］也通過實(shí)驗(yàn)研究了縮放槽縫孔下游的傳熱特性，發(fā)現(xiàn)縮放槽縫孔在相鄰孔間的氣膜覆蓋性較好，在孔口下游的冷卻有效度較高。在國(guó)內(nèi)，劉存良等［21］對(duì)縮放槽縫孔進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，縮放槽縫孔減小了冷卻射流的流向距離，但是增大了展向擴(kuò)散寬度范圍，擴(kuò)大了射流的覆蓋區(qū)域，同時(shí)也對(duì)腎形渦有一定的抑制作用。Azzi 等［22］將縮放槽縫孔和其它改型孔在噴孔射流下游處的冷卻效果進(jìn)行了對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)在任何吹風(fēng)比下，縮放槽縫孔的冷卻效果均高于其它改型孔。戴萍和林楓等［23－26］通過數(shù)值方法對(duì)縮放槽縫孔的冷卻效率作了比較全面的研究，分別考察了長(zhǎng)徑比、入射角以及孔間距對(duì)縮放槽縫孔氣膜冷卻效果的影響。

Lu［20］發(fā)現(xiàn)月牙形氣膜孔能降低孔出口的射流動(dòng)量，對(duì)壁面的覆蓋更好。目前國(guó)內(nèi)有關(guān)月牙形孔的研究工作還非常少，國(guó)外也主要集中在孔下游的傳熱特性上，而將月牙孔沿展向的冷卻效果及孔下游流場(chǎng)的流動(dòng)特性與其它孔型進(jìn)行系統(tǒng)的比較與分析的文獻(xiàn)還未見諸報(bào)道。戴萍等［27－28］通過數(shù)值方法對(duì)比了新型月牙孔、前向擴(kuò)張孔和圓柱形孔在射流下游及展向上的氣膜冷卻有效度與流場(chǎng)分布，指出月牙孔在不同吹風(fēng)比下的冷卻有效度均高于圓柱形孔和前向擴(kuò)張孔，整體冷卻效果最好。月牙孔和前向擴(kuò)張孔分別在不同程度上對(duì)腎形渦起到了抑制作用，提高了冷卻射流的附壁性，增強(qiáng)了對(duì)壁面的冷卻效果。

2002年，F(xiàn)ric 和Campbell［29］發(fā)明了一 種帶有襯底的氣膜孔，即所謂的孔－ 坑結(jié)構(gòu)。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是使普通圓柱形氣膜孔出口截面位于淺直的杯口狀坑中。在這種幾何結(jié)構(gòu)中，冷卻劑在出流過程中，先是直接沖擊在坑的邊緣，使冷卻流方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，將坑內(nèi)充滿，這就使得冷卻流與高溫主流的接觸面積更大，冷卻性能更好，尤其是在高吹風(fēng)比下。這種氣膜孔也可以應(yīng)用在燃燒室襯套的全氣膜冷卻方案中。隨后，Bunker［30］對(duì)他們的工作進(jìn)行了擴(kuò)展，將一維坑改成了二維的橫向凹槽。除了與孔坑氣膜孔一樣在提高冷卻性能方面具有優(yōu)點(diǎn)外，這種氣膜孔可以很方便地直接利用壁面的熱障涂層而無需經(jīng)過金屬加工就可以形成。

2007年，Okita 等［31］提出了一種出口為箭頭形的新型氣膜孔，研究發(fā)現(xiàn)新型孔可以抑制射流分離、降低射流對(duì)主流的穿透作用并可形成與腎形渦旋轉(zhuǎn)方向相反的反腎形渦系結(jié)構(gòu)。Lee 和Kim 等［32］為了增加冷卻劑的橫向擴(kuò)散能力，提出了一種尖嘴形氣膜孔，通過數(shù)值研究并與扇形孔對(duì)比結(jié)果表明:低吹風(fēng)比時(shí)，新型氣膜孔與扇形孔的冷卻性能差不多，但隨著吹風(fēng)比的增加，新型孔冷卻劑的橫向擴(kuò)散能力要比扇形孔強(qiáng)，氣膜冷卻有效度也更高。Vighneswara 等［33］提出了帶流向直溝、凹溝和凸溝的3 種新型氣膜孔。不同吹風(fēng)比下的研究表明:凸溝提高了中心線平面冷卻有效度，直溝在所研究的吹風(fēng)比下提高了橫向平均和總體的冷卻有效度，凹溝在吹風(fēng)比為0.5 和1.0時(shí)提高了冷卻有效度。

上述為降低冷卻流穿透能力、增強(qiáng)橫向擴(kuò)散能力而設(shè)計(jì)的新型氣膜孔結(jié)構(gòu)，雖然比圓柱形氣膜孔的冷卻性能要好很多，但或多或少還是存在著一些不足，比如有些氣膜孔在實(shí)際應(yīng)用中存在著具體的加工和布置問題等。但這些新概念的提出，為氣膜冷卻方法的改進(jìn)提供了很多啟示性的思路，對(duì)于解決高溫燃?xì)馔钙嚼鋮s的關(guān)鍵技術(shù)問題具有積極的促進(jìn)作用。

2.2 組合氣膜孔

針對(duì)單氣膜孔的研究自氣膜冷卻技術(shù)出現(xiàn)就開始了，至今已被眾多學(xué)者從多個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。但單氣膜孔出流中形成的有害腎形渦始終是一個(gè)難題。為此，學(xué)者們不再將目光和思路僅僅局限在單一的氣膜孔上，而是通過對(duì)單一孔進(jìn)行多種形式的組合來達(dá)到削弱或消除有害渦結(jié)構(gòu)的目的。圖4 為公開文獻(xiàn)中出現(xiàn)過的各種形式的組合氣膜孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4 組合氣膜孔

雙射流氣膜孔可以阻止冷卻射流脫離壁面，并且可以通過形成反腎形渦來壓制或消除腎形渦，從而增加冷卻射流的橫向擴(kuò)散能力。為此，Kusterer 等［34］首先提出了一種將2 個(gè)圓柱形氣膜孔按布置方位的特定組合而形成的雙射流氣膜孔。由于反腎形渦的形成，在相對(duì)較高的吹風(fēng)比(M=1.7)下，在冷卻射流后的較大表面區(qū)域內(nèi)其氣膜冷卻有效度得到了提高。隨后國(guó)內(nèi)外的學(xué)者們通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算的結(jié)果，并繼續(xù)研究了吹風(fēng)比和復(fù)合角對(duì)雙射流氣膜孔的影響［35－40］。針對(duì)改型氣膜孔在實(shí)際中難于加工的缺點(diǎn)，美國(guó)NASA 格倫研究中心的Heidmann 等［41］構(gòu)想并設(shè)計(jì)出了一種新穎的組合氣膜冷卻孔，該結(jié)構(gòu)可以通過渦之間的相互作用來抵消冷卻出流結(jié)構(gòu)中的有害腎形渦，故稱其為“抗渦”氣膜孔，同時(shí)由于其形狀與三腳架相似，故又稱三腳架氣膜孔;接下來繼續(xù)詳細(xì)研究了三支氣膜孔幾何結(jié)構(gòu)和相對(duì)位置的影響［42］;受帶橫向凹槽氣膜孔的啟發(fā)，還研究了帶橫向凹槽的抗渦氣膜孔在葉型表面的應(yīng)用［43－44］。

由于雙射流氣膜孔對(duì)2 個(gè)孔之間的相對(duì)位置和各自的冷卻流量的要求較嚴(yán)，Kusterer 等［45－47］在其所提出的雙射流氣膜孔的基礎(chǔ)上，經(jīng)發(fā)展形成了一種新的氣膜孔。它的特點(diǎn)是將雙射流氣膜孔的兩支孔經(jīng)適當(dāng)融合形成一個(gè)單一的氣膜孔，孔的出口段形狀與貓耳相似，故稱之為“貓耳”形氣膜孔。研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的圓柱形和帶凹槽的氣膜孔相比，貓耳氣膜孔的橫向平均冷卻效率更高，它的高冷卻有效度區(qū)可以到達(dá)孔下游較遠(yuǎn)處。鑒于初始的貓耳形氣膜孔在加工方面的困難，Kusterer 等［48］對(duì)貓耳形孔的幾何形狀進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的貓耳形氣膜孔的冷卻性能有所提高。

Liu［49］為了提高氣膜冷卻有效度，在總結(jié)前人改型氣膜孔的基礎(chǔ)上提出了啞鈴形氣膜孔及其優(yōu)化改型后的豆形氣膜孔，與扇形氣膜孔相比，2種新型的氣膜孔橫向平均有效度總體上提高了近33%;對(duì)于2 種新型氣膜孔，最佳進(jìn)出口面積比均為2.5。

為了控制冷卻射流后的尾跡區(qū)和削弱主流與冷卻流的摻混強(qiáng)度，Javadi 等［50］提出了一種組合氣膜孔。其幾何結(jié)構(gòu)為包括一個(gè)主氣膜孔和其稍下游兩側(cè)成對(duì)的小氣膜孔(姊妹氣膜孔)。在平板上的研究結(jié)果表明，這種組合氣膜孔不但讓冷卻氣膜在平板上的覆蓋更為均勻，而且還提高了氣膜冷卻有效度，特別是在孔的附近區(qū)域。在此基礎(chǔ)上，Ely 和Jubran［51］又提出一種改進(jìn)后的姊妹氣膜孔冷卻方案。該方案由3 個(gè)射流角為30°的圓柱形氣膜孔組成，中間為主氣膜孔，兩側(cè)鄰接姊妹氣膜孔。在吹風(fēng)比從0.2 到1.5 變化條件下的數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明:與單一的圓柱形氣膜孔相比，姊妹氣膜孔的冷卻性能和氣動(dòng)優(yōu)勢(shì)非常明顯，在高吹風(fēng)比條件下，表現(xiàn)更為突出?？偟膩碚f，這種姊妹孔冷卻技術(shù)屬于三射流冷卻技術(shù)，它將為未來的先進(jìn)冷卻技術(shù)提供一種比較有希望的新思路和新方法。Li 和Zhang［52］提出了一種新穎的主干分支氣膜孔。它由相同直徑的主氣膜孔和分支氣膜孔組成，分支氣膜孔以一定的復(fù)合角布置，位于主氣膜孔上游。研究結(jié)果表明主氣膜孔的腎形渦被削弱了，橫向氣膜冷卻覆蓋得到了提高;其后續(xù)研究還表明，分支氣膜孔的方位角對(duì)氣膜冷卻性能的影響較大［53］。

組合氣膜孔突破了單一氣膜孔冷卻思路的限制，從多孔協(xié)同作用的角度出發(fā)，將單孔以一定的方式組合成多孔的“冷卻單元”。因此，組合氣膜孔的出現(xiàn)給了研究者們另一種新的啟示，那就是以“冷卻單元”代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單一孔冷卻的概念。這種以單一氣膜孔組合而成的“冷卻單元”無論是在氣動(dòng)性能還是冷卻性能方面都比大部分單氣膜孔結(jié)構(gòu)來得好。

2.3 氣膜孔與渦發(fā)生器的組合

除了研究各種形狀的氣膜孔和組合氣膜孔外，由于圓柱形氣膜孔在加工方面占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，部分學(xué)者仍然試圖在圓柱形氣膜孔的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，提出了在孔附近布置渦發(fā)生器的方案，希望能夠提高氣膜冷卻性能。圖5 總結(jié)了至今公開文獻(xiàn)中研究過的渦發(fā)生器與氣膜孔的組合形式。

Na 等［54］提出了一種在氣膜孔上游設(shè)置斜坡的氣膜冷卻方案。研究表明上游后向臺(tái)階斜坡可以大幅增加絕熱氣膜冷卻有效度。Shih 等［55－56］提出了一種在氣膜孔下游設(shè)置流向阻隔肋的方法，來削弱冷卻射流在氣膜孔出口形成的腎形渦對(duì)主流熱氣的夾帶作用。Rigby 和Heidmann［57］針對(duì)單圓柱形氣膜孔產(chǎn)生的腎形渦，在噴射角為30°的氣膜孔下游設(shè)置了一個(gè)三角洲形渦發(fā)生器。通過Glenn－HT 求解程序［58］的數(shù)值結(jié)果表明，下游三角洲渦發(fā)生器可產(chǎn)生能夠有效削弱腎形渦的下洗渦對(duì)。Kross 和Pfitzer［59］結(jié)合實(shí)驗(yàn)和數(shù)值方法研究了在帶橫向凹槽的氣膜冷卻孔上游布置四面體單元對(duì)其氣膜冷卻有效度的影響。An 等［60］將月牙形塊置于普通圓柱形氣膜孔的下游，組合成新的氣膜冷卻方案。相關(guān)的PSP 測(cè)試結(jié)果表明，新結(jié)構(gòu)可以大大增加冷卻射流的橫向擴(kuò)散能力，橫向平均氣膜冷卻有效度也明顯增加。Kawabata 等［61］則提出了在每個(gè)圓柱形冷卻孔上游布置流動(dòng)控制器，表明較高的流動(dòng)控制器會(huì)增加冷卻孔的氣膜冷卻有效度;當(dāng)流動(dòng)控制器位于孔中心線時(shí)，冷卻流的分離現(xiàn)象嚴(yán)重，當(dāng)流動(dòng)控制器橫向偏離孔中心線時(shí)，冷卻有效度會(huì)增加。

突片(tabs)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的渦激勵(lì)器，最初是由Bradbury 和Khadem［62］于1975年提出的。Ahuja［63］和Zhang 等［64］通過細(xì)致的實(shí)驗(yàn)研究，揭示出在突片的下游會(huì)產(chǎn)生一對(duì)旋轉(zhuǎn)方向相反的渦對(duì)，依靠卷吸作用，加強(qiáng)邊界層內(nèi)的湍動(dòng)，進(jìn)而改變兩股流體之間的混合流場(chǎng)。受突片能誘導(dǎo)產(chǎn)生渦激勵(lì)的啟迪，Ekkad 等［65］和Nasir 等［66］提出了利用突片改善氣膜冷卻有效度的探索性概念并開展了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明在氣膜孔上游邊緣水平放置突片時(shí)可以獲得最好的冷卻效果。

Shih 等［67］在每個(gè)氣膜孔里設(shè)置一個(gè)繞流體，改變了原有腎形渦的方向并減弱了其強(qiáng)度。楊成鳳［68］研究了三種不同堵塞比下孔內(nèi)突脊對(duì)氣膜冷卻的影響，發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)前緣突脊的存在大大提高了氣膜冷卻有效度，在高吹風(fēng)比下效果更為明顯，在研究參數(shù)范圍內(nèi)，存在最佳堵塞比。

氣膜孔與渦發(fā)生器的組合應(yīng)用的目的就是希望通過渦與渦之間的相互作用來削弱不利于氣膜冷卻性能的有害渦。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不再以孔為出發(fā)點(diǎn)，轉(zhuǎn)而直接以產(chǎn)生“抗渦”為設(shè)計(jì)目的，因此其對(duì)提高氣膜冷卻性能的作用是明顯的，尤其是在孔附近和遠(yuǎn)下游區(qū)域。

圖5 氣膜孔與渦發(fā)生器的組合方式

無論是單一氣膜孔的改型，還是氣膜孔的組合抑或是在簡(jiǎn)單圓柱形氣膜孔附近設(shè)置渦發(fā)生器，最終均是希望通過削弱或是消除有害腎形渦，在不明顯增加壁面換熱的前提下，達(dá)到增加氣膜冷卻有效度的目的。

3 結(jié)論

深入研究燃?xì)廨啓C(jī)高溫透平的換熱特性，發(fā)展高效可靠的冷卻技術(shù)，對(duì)于我國(guó)高性能燃?xì)廨啓C(jī)的研發(fā)十分重要。本文回顧總結(jié)了近年來在氣膜冷卻技術(shù)方面的研究進(jìn)展，基于當(dāng)前研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合作者在這方面的研究經(jīng)歷，認(rèn)為有關(guān)燃?xì)馔钙降臍饽だ鋮s技術(shù)需要在以下幾方面進(jìn)一步深入研究:

1)與圓柱形氣膜孔相比，新型氣膜孔在氣膜冷卻性能方面有突出的優(yōu)勢(shì)，但最大問題是難以加工，因此，相關(guān)研究工作一方面應(yīng)是優(yōu)化已有的新型氣膜孔，使其在工程實(shí)際中能夠得到應(yīng)用;另一方面應(yīng)是深入研究冷卻出流中復(fù)雜流動(dòng)結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理，創(chuàng)新性地提出新型氣膜孔，為研究更加高效實(shí)用的新型氣膜孔及其氣膜冷卻技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

2)打破單一氣膜孔冷卻概念的限制，以單一氣膜孔組合而成的“氣膜冷卻單元”為基礎(chǔ)，研究“氣膜冷卻單元”內(nèi)部參數(shù)之間的優(yōu)化組合將是組合氣膜孔的研究重點(diǎn);同時(shí)，以改型氣膜孔組成的組合氣膜孔冷卻或許是一個(gè)可以嘗試的方向。

3)由于在孔口附近增加了額外的結(jié)構(gòu)，氣膜孔與渦發(fā)生器的組合結(jié)構(gòu)在實(shí)際中的應(yīng)用會(huì)受到極大的限制，未來在葉柵的端壁上應(yīng)用可能較為合適。如果在透平冷卻中應(yīng)用渦發(fā)生器，雖然它能提高氣膜冷卻性能，但很可能也會(huì)大幅增加葉柵的氣動(dòng)損失，同時(shí)渦發(fā)生器自身的冷卻也可能會(huì)是一個(gè)大問題。因此，接下來應(yīng)該研究渦發(fā)生器在透平冷卻中的實(shí)際應(yīng)用，綜合考量它在氣動(dòng)和換熱冷卻方面的性能。

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