大渦模擬傾斜圓射流發(fā)行成橫流

1、大渦模擬傾斜圓孔射流發(fā)展成橫流E. Sakai , T. Takahashi, H. Watanabe摘要對(duì)燃?xì)鉁u輪葉片氣膜冷卻鄰域的理解，本文研究了一系列傾斜園射流的橫流的大渦模擬。基于橫流速度和膜冷卻孔直徑模擬了四種吹風(fēng)比BR = 0.1，0.5，0.7，1，在雷諾數(shù)雷諾數(shù)，Re = 15300下。結(jié)果表明，所述冷卻射流結(jié)構(gòu)隨吹風(fēng)比急劇變化。BR=0.1時(shí)觀察到一對(duì)后渦和發(fā)夾渦，BR=0.5時(shí)一個(gè)馬蹄渦周期性的噴出，觀察到一對(duì)懸渦、一對(duì)后渦和發(fā)夾渦。BR = 0.7時(shí)觀察到與BR=0.5類似的渦結(jié)果，雖然馬蹄渦沒有周期性的噴出，只停留在孔的前緣出口。對(duì)于BR= 1，除了前面提到的旋渦，在射

2、流的上游觀察到剪切層旋渦和垂直條紋。因此可以了解，無處不在反其中所用的時(shí)間平均流場(chǎng)可以觀察到旋轉(zhuǎn)渦對(duì)實(shí)際上是起源于不同的渦結(jié)構(gòu)具有不同BR條件。溫度場(chǎng)進(jìn)行了研究澄清這些不同的渦結(jié)構(gòu)如何影響薄膜冷卻效果。據(jù)此了解：可以在勻速流場(chǎng)可觀察無所不在的反向旋轉(zhuǎn)的渦流實(shí)際上起源于不同BR值的渦。溫度場(chǎng)也被研究，以闡明這些不同的渦結(jié)構(gòu)如何影響薄膜冷卻效果。簡(jiǎn)介橫向射流是一個(gè)高度復(fù)雜的湍流流動(dòng)，在各種各樣的技術(shù)問題中有應(yīng)用，包括煙羽擴(kuò)散，控制導(dǎo)彈，燃燒器燃油噴射和渦輪和燃燒室氣膜冷卻。在燃?xì)鉁u輪機(jī)中使用的膜冷卻，冷卻劑被噴射到熱的橫流作為橫流射流。冷卻液形成薄薄的一層在渦輪葉片，保護(hù)直接暴露在熱橫流中的表面。

3、人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)射流排到橫流，存在射流和橫流之間復(fù)雜的相互作用，導(dǎo)致復(fù)雜的旋渦結(jié)構(gòu)，對(duì)氣膜冷卻效果形成強(qiáng)有力的影響。從縱向流到橫流，通過Fric等人圓射流的流動(dòng)可視化。將渦流結(jié)構(gòu)分為四類: 馬蹄渦，切變噴流渦流層，被喚醒和反向旋轉(zhuǎn)的渦對(duì)（crvp）。四句號(hào)種渦流中最重要的是(crvp). 它往往是在勻速流場(chǎng)能觀察到同射流軌跡對(duì)準(zhǔn)的遠(yuǎn)方區(qū)域。該CRVP眾所周知的作用是通過促進(jìn)兩個(gè)射流剝離并朝著壁的熱橫流卷吸以顯著降低薄膜冷卻效果。因此，為了開發(fā)高效薄膜冷卻技術(shù)的燃?xì)鉁u輪葉片，通過它厘清CRAP如何在流場(chǎng)形成是重要的。雖然大量的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究已經(jīng)放在了解CRVP的形成過程中，它的起源仍然是很多爭(zhēng)

4、論的主題。發(fā)表了一系列的圓射流通常為橫流在較高吹風(fēng)比和低雷諾數(shù)的大渦模擬，他們認(rèn)為CRVP起源于發(fā)展射流和橫流之間一對(duì)掛渦在扭曲的混合層。然而，Tyagi等人, 進(jìn)行了傾斜圓射流發(fā)展成橫流在相對(duì)較低的吹風(fēng)比（BR=0.5）和高雷諾數(shù)的大渦模擬(Re = 15,000)。它們清楚地顯示出形成在橫流和射流的下游接口的發(fā)夾渦流，并得出結(jié)論，發(fā)夾渦是CRVP的原點(diǎn)。最近，福塞特用英文名稱即可等，實(shí)驗(yàn)觀察噴射射流的結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，射流結(jié)構(gòu)的變化與吹風(fēng)比相關(guān)。根據(jù)這些研究，形成旋渦，以及對(duì)CRVP起源都隨吹風(fēng)比的變化。本文擬就一系列傾斜圓射流發(fā)出成橫流的大渦模擬發(fā)表報(bào)告。模擬四個(gè)吹風(fēng)比。本文的重點(diǎn)是研究流

5、場(chǎng)中大尺度非定常渦結(jié)構(gòu)的發(fā)展，了解這些結(jié)構(gòu)在不同吹風(fēng)比的CRVP形成的的影響。以及這些渦結(jié)果對(duì)冷卻效果的影響。自己輸入并且翻譯2.計(jì)算方法2.1制方程本研究中使用的計(jì)算代碼是一個(gè)NuFD/FrontFlowRed-extended by CRIEPI?？刂品匠淌蔷W(wǎng)格過濾，守恒方程，可壓縮Navier-Stokes方程，能量方程和理想氣體方程：t+xjuj=0 (1所有公式要求右對(duì)齊)(uj)t+xtuiuj+pij-ij-uiuj=0 (2)（h）t+xjujh-ahxj-ujh=0 (3)=p0RT (4)在這里，一條線在一個(gè)變量，表示格子濾波量，通過可變波浪線，表示平均數(shù)量。ij公式（2）

6、為剪切應(yīng)力張量，對(duì)于牛頓流體由下式給出：ij=2Sij-23ijSkk (5)uiujand ujhin Eqs.（2）及（3）代表子網(wǎng)格規(guī)模的影響，并使用由Germano的動(dòng)態(tài)亞格子模型7如下所示進(jìn)行仿真建模：uiuj=-(uiuj-uiuj) (6)uiuj-13ijukuk=2C2SSij (7)ujh=-ujh-ujh=C2PrtS(hxj) (8)C=Cs2 (9)式中，D是濾波器的頻帶。該Smagorinsky常數(shù)，C s被由Lilly公司8中提出的方法確定的。用于模擬的穩(wěn)定性，C是在0湍流Prandtl數(shù)限幅，Prt，被設(shè)定為0.49。Sij是速率的應(yīng)變張量，并且可以寫為：Sij

7、=12(uixj+ujxi) (10)計(jì)算采用低馬赫數(shù)近似與溫度相關(guān)的密度進(jìn)行。N-S方程對(duì)流項(xiàng)和能量方程的二階中心差分格式離散。對(duì)于模擬的穩(wěn)定性，一階迎風(fēng)格式對(duì)N-S方程混合2%和10%的能量方程。該解決方案是先進(jìn)的時(shí)間使用一個(gè)一階歐拉隱式方案?；谙惹暗难芯?0,11使用相同的代碼，可以說，在這項(xiàng)研究中采用的離散方案適用于渦旋的預(yù)測(cè)。通過簡(jiǎn)單的算法求解離散方程。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的平均計(jì)算結(jié)果之間的時(shí)間步長(zhǎng)為80001和150000。無量綱時(shí)間步長(zhǎng)， t*=tUc/d是1.610-3.2.2計(jì)算域和邊界條件圖。1顯示了計(jì)算領(lǐng)域。 圖。圖1（a）和（b）所代表的結(jié)構(gòu)域?yàn)橹饕哪M和驗(yàn)證，分別為。薄膜冷

8、卻孔出口的特寫視圖顯示在圖圖1（c）。為主要的模擬計(jì)算域，域A中，由一個(gè)橫向流通道和薄膜散熱孔?？字睆絛為12.5毫米，而孔為35傾斜相對(duì)于該橫流。該孔的長(zhǎng)度，L為5.23d。橫流通道25D長(zhǎng)，寬為3d和5d高。將x，y，z軸取為流向，橫向和垂直于橫向流通道的底壁。軸的原點(diǎn)是孔出口的后緣。網(wǎng)格的數(shù)量約為7.6106的橫向流通道，和2.0106中的冷卻孔，分別為。由于開頭空兩格模擬運(yùn)行這項(xiàng)研究需要大量的計(jì)算機(jī)時(shí)間（約80000000秒的運(yùn)行），網(wǎng)格分辨率的研究是不切實(shí)際的。相反，我們比較了計(jì)算結(jié)的精確實(shí)驗(yàn)12,13，驗(yàn)證了計(jì)算程序和本研究中所用的網(wǎng)格。為了這個(gè)目的，使用域B。域B擁有氣膜冷卻孔5

9、D長(zhǎng)，寬5D和5D高，長(zhǎng)度的氣室區(qū)為3.5D12,13。由于實(shí)驗(yàn)在紊流邊界層的條件下進(jìn)行，1毫米高的正方形跳閘線被安裝7.5d冷卻孔出口處，使紊流邊界層到前緣的上游。橫向流通道的網(wǎng)格的數(shù)量約是9.8106，2.0106在冷卻孔，和1.3106在氣室部。需要注意的是域B的橫向流通道是2.5D比域A的長(zhǎng)。表1橫流邊界層特征表格自己輸入。對(duì)于這兩種域A和B中，橫向流通道的底壁的表面網(wǎng)格的Y +是小于1的并且在該孔下游區(qū)域的橫向流通道的網(wǎng)格分辨率約為200110160。在橫向流通道的入口，充分發(fā)展的層流的速度分布是兩個(gè)域施加的。橫流邊界層的特性，動(dòng)量厚度和位移厚度，膜冷卻孔前緣的二維上游顯示在表1。有

10、在仿真和實(shí)驗(yàn)中的湍流外殼之間的交叉流動(dòng)邊界層的厚度一些差異。的差異導(dǎo)致在速度和湍流特性的分布的輕微差異。但計(jì)算結(jié)果如后所述充分同意實(shí)驗(yàn)。在交叉流動(dòng)通道的出口處，靜壓設(shè)定為恒定的。均勻的速度分布在該域A中的氣膜冷卻孔的入口是被強(qiáng)加的，并且在為域B的氣室部的入口周期性條件是在在橫向方向上的橫向流動(dòng)通道強(qiáng)加的。所有的墻壁都是絕熱和防滑。橫流，Uc的平均速度為20米/秒。根據(jù)平均橫流速度和冷卻孔直徑的雷諾數(shù)，Re=Ucd/v是15300。該模擬是在吹比,BR=jUj/cUc 為0.1，0.5（基本情況），0.7和1.0下進(jìn)行的。橫流的溫度為Tc=298 K，且冷卻劑射流的主要的模擬溫度是Tj= 298

11、 K或295。密度比，DR=j/c，是在主要模擬1.0。作為用于驗(yàn)證，橫流和冷卻劑射流的溫度是對(duì)速度和湍流12的比較兩個(gè)298 K時(shí)。與此相反，對(duì)于薄膜冷卻效率的比較，橫流和冷卻劑的溫度分別是298 K和188 K表13。512核心并行計(jì)算中使用進(jìn)行標(biāo)量處理計(jì)算機(jī)（的SGI Altix ICE）的CRIEPI。3。結(jié)果與討論3.1。驗(yàn)證驗(yàn)證，速度分布，湍流強(qiáng)度，和雷諾應(yīng)力是與通過Pietrzak等人的實(shí)驗(yàn)12，如圖5所示2。此外，薄膜冷卻效率，=（Tc-Tw）/（Tc-Tj），對(duì)y/d=0和橫向平均的薄膜冷卻效率，G的中心，也由該等人的結(jié)果比較 13 。Tw絕熱壁溫的地方。 如圖3和4展示驗(yàn)證

12、的的結(jié)果。圖3（a） - （k）的相當(dāng)于圖的線條。 2.雖然湍流強(qiáng)度孔出口的上游是在實(shí)驗(yàn)中略微比較大，速度和雷諾應(yīng)力的輪廓充分同意實(shí)驗(yàn)。此外，薄膜冷卻在橫向流通道和所述的中心線有效性橫向平均氣膜冷卻效率與吻合實(shí)驗(yàn)（參照?qǐng)D4）。因此，計(jì)算代碼和網(wǎng)格被判斷為是足夠的。3.2。圍繞孔出口渦結(jié)構(gòu)（BR = 0.5）圖5顯示了2p的等值面可視化的渦結(jié)構(gòu)在BR = 0.5孔出口附近。附近的孔的前緣，一個(gè)馬蹄形渦，它具有正的橫向渦度，+y，形成。定期生成的馬蹄渦和向下游脫落。在與噴射協(xié)會(huì)馬蹄形渦流，伴隨渦旋，其中也有正面橫向渦度，+y，將產(chǎn)生。由于伴隨渦旋的旋轉(zhuǎn)方向是相同的，以該馬蹄形渦流，在橫流的邊界層的

13、渦可能與所附渦流的產(chǎn)生。圖6（a）顯示馬蹄渦的彈射過程。2P等值面是由y的標(biāo)志色。反旋渦的形成，它具有負(fù)的橫向渦度-y，顯然是立即顯示上游的馬蹄渦。由于反旋渦的增長(zhǎng)，它推出來的馬蹄渦，導(dǎo)致在周期運(yùn)動(dòng)的馬蹄渦。圖。圖6（b）顯示的是yd=0的中心平面無量綱溫度，（）=（Tc-Tf）/（Tc-Tj）。其中Tf是主冷卻劑流之間的混合空氣的溫度。為了檢測(cè)橫流和冷卻劑射流之間的界面，將冷卻劑的溫度被設(shè)定為295度（比橫流溫度少1）。在圖6（b）中，顯而易見的是，冷卻劑的空氣由穿過馬蹄渦流入計(jì)數(shù)器渦流。因此，計(jì)數(shù)器渦流具有以下功能：以冷卻圍繞孔出口的前沿的壁面。形成的射流由于射流和橫流之間的開爾文 - 亥

14、姆霍茲不穩(wěn)定側(cè)向邊緣（參照?qǐng)D5）的一對(duì)吊旋渦。對(duì)流向渦x將懸掛渦旋處于+y區(qū)域陰性，而在正-y區(qū)域。從圓形噴射發(fā)證成橫流的詳細(xì)調(diào)查，Yuan et al.3 報(bào)告說，懸渦流生長(zhǎng)在平均對(duì)流速度的方向。但是以目前的結(jié)果，該吊渦流成長(zhǎng)幾乎平行于壁，并且朝向不影響噴口的中橫流見圖所得速度的方向一致。圖7（a）。噴出的冷卻液在孔出口的后緣處分離。其結(jié)果是，低壓區(qū)和一對(duì)后旋渦產(chǎn)生的冷卻孔出口下游見圖7（b）。后向渦的旋轉(zhuǎn)方向與懸渦的旋轉(zhuǎn)方向相同。由于懸掛的旋渦增長(zhǎng)到附近的壁面附近的低壓力區(qū)域和后旋渦向下推垂向壁面，懸掛的旋渦的方向應(yīng)該是平行于墻上的。在冷卻劑噴流的下游邊緣形成發(fā)夾旋渦5中，具有正的橫向渦流

15、y。 圖的編號(hào) 3.3。在渦結(jié)構(gòu)BR的影響圖。圖8（a） - （C）代表了的ISO面2p為BR檢測(cè)到的渦結(jié)構(gòu)分別= 0.1， 0.7和1.0。首先，我們將討論渦結(jié)構(gòu)的變化，當(dāng)從BR=0.5的吹風(fēng)比增加。在BR= 0.7的結(jié)果，觀察到類似的渦結(jié)構(gòu)為BR= 0.5。但在這種情況下，該馬蹄形渦流是準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，并停留在孔出口處的前緣附近。此外，垂直條紋圍繞孔出口的前緣產(chǎn)生的。當(dāng)不規(guī)則的或扭結(jié)的馬蹄形渦流在垂直方向由局部應(yīng)變場(chǎng)拉伸，以類似于中射流剪切層觀察到條紋的形成方式形成3。當(dāng)吹送比增大為BR= 1.0，剪切層的渦流，具有負(fù)側(cè)向渦-y，由于開爾文亥姆霍茲不穩(wěn)定開始在冷卻劑射流的上游端將形成。類似于BR=

16、 0.7的結(jié)果，垂直條紋在各切變層的渦流中形成的。 圖。9示出了在中心平面用于BR =1.0的無因次溫度的瞬時(shí)圖。可視化的橫流和射流之間的邊界的冷卻劑的溫度設(shè)定為295 K。顯而易見的是，剪切層渦流較早在上游剪切層比在下游側(cè)的剪切層，其中，渦旋卷起來會(huì)延遲形成。圖10顯示的時(shí)間平均速度梯度在中心線的0?？梢钥闯?，隨著吹風(fēng)比剪切層中增加流速梯度的大小。因此，剪切層渦應(yīng)該是比較高的吹風(fēng)比由于開爾文亥姆霍茲在不穩(wěn)定的剪切層的速度梯度引起的大量產(chǎn)生。值得注意的是，所述速度梯度是在尾隨更高比在孔出口處的前緣孔出口的邊緣。雖然較高的速度梯度是在向下產(chǎn)生流剪切層，渦流形成在抑制下游的剪切層（參照?qǐng)D9）。漩渦

17、的差形成起源于不同的壓力梯度的向上流和下游剪切層。在上游的剪切層，一個(gè)不利的壓力梯度為的結(jié)果而產(chǎn)生射流注射，而在下游的剪切層，流向壓力梯度作為流動(dòng)分離的結(jié)果而產(chǎn)生尾隨孔出口的邊緣。不良?jí)毫μ荻榷鱤ances不穩(wěn)定性和加速射流的剪切的滾動(dòng)向上噴氣的上游邊緣層渦流。接下來，我們將在圖在BR討論渦結(jié)構(gòu)=0.1。圖8（a）。從以BR=0.5的結(jié)果的比較中，很明顯該馬蹄旋渦和掛渦流的形成被抑制。在這種情況下，一對(duì)后旋渦和發(fā)夾渦流觀察為主導(dǎo)渦流。作為小的結(jié)果吹送比，速度梯度在前緣和孔出口的側(cè)邊緣是小的，因此，形成掛的渦流，馬蹄形渦流，并剪切層渦流與BR=0.5相比受到抑制。3.4。CRVP的起源如圖11示

18、出了瞬時(shí)和時(shí)均的觀點(diǎn)截面流速和渦度為BR= 0.1，0.5，0.7和1.0。上部數(shù)字顯示由2p的等值面所代表的瞬間渦結(jié)構(gòu)和流向渦的輪廓，。而，下部數(shù)字顯示的時(shí)間輪廓的平均流向渦,x，和時(shí)間的x/d=0，1和2中的橫截面平均速度矢量。雖然CRVP在所有BR條件下觀察到時(shí)均渦結(jié)構(gòu)十分相似，但瞬時(shí)渦結(jié)構(gòu)有很大的不同。因此，在這種情況下，該發(fā)夾渦旋被證明是CRVP的起源。作為吹風(fēng)比增加，鄰近的孔出口增加x的大小由于吊渦流和后部渦流的形成。從瞬時(shí)觀點(diǎn)和時(shí)間平均觀點(diǎn)之間的比較，明顯的是，CRVP起源不僅在發(fā)夾旋渦且在掛渦流并且當(dāng)吹送比相對(duì)較高的后部渦流。掛渦和后渦被發(fā)現(xiàn)在相對(duì)高的吹風(fēng)比中發(fā)揮CRVP的發(fā)展

19、具有重要作用。 3.5。氣膜冷卻效果和無量綱溫度如圖12（a）-（b）示的時(shí)間的分布分別平均薄膜冷卻效率，=（Tc-Tw）/(Tc-Tj)對(duì)應(yīng)于分別為BR= 0.1，0.5，0.7和1.0。時(shí)均關(guān)于yd=0,c的中心線氣膜冷卻效率，和橫向的平均氣膜冷卻效率,lat也分別示于圖圖13（a）和（b）。當(dāng)吹風(fēng)比相對(duì)較小（BR=0.1），高膜有效性孔出口附近觀察。但作為吹入比增大（BR0.5）時(shí)，噴射射流穿透進(jìn)入橫流，由此，氣膜冷卻效率立即孔出口的下游減小。然后，噴出的射流再次附著到壁表面，并且該氣膜冷卻效果恢復(fù)。雖然該膜為BR =0.1冷卻效率卻與此孔出口的下游側(cè)的最高值時(shí)，氣膜冷卻效率急劇下降周圍

20、x/d4。如圖。圖14示出了非立體溫度對(duì)的橫截面的xd=0.51.5為BR =1.0的瞬時(shí)意見。2p的等值面和冷卻效果也證明了解的非定常流動(dòng)影響的無量綱溫度和冷卻效率的分布。在這種情況下，如示于圖圖12和13，所述氣膜冷卻效率即孔出口的下游是低，由于射流剝離。但掛旋渦和后部渦流傳達(dá)噴出的冷卻劑射流朝向壁面的橫截面，致使冷卻劑射流的再附著和膜冷卻效率的約為xd=1.5處恢復(fù)。有趣的是，該懸掛旋渦和后部渦流構(gòu)成該CRVP，它被發(fā)現(xiàn)改善氣膜通過噴出的射流附著到壁面冷卻效率。在BR=1.0帶來的射流剪切層渦流強(qiáng)烈卷吸是觀察結(jié)果（參照?qǐng)D14）。夾帶的橫流將朝向由CRVP壁面進(jìn)行。因此，該射流剪切層渦流工

21、作降低了氣膜冷卻效率。圖15顯示了無量綱溫度和溫度波動(dòng)以及BR = 0.1的 vorticical結(jié)構(gòu)。在圖15，能夠看到為什么在氣膜冷卻效率的急劇下降在x/d4被觀察到的BR= 0.1。發(fā)夾旋渦分解成更小的渦流在xd=4的周圍和橫流和冷卻劑射流之間的混合被增大。在BR =0.1的情況下，由于低發(fā)泡率被排出的冷卻劑射流不會(huì)滲入橫流，并沿壁面流動(dòng)。在這種情況下，一個(gè)額外的混合會(huì)降低薄膜由輸送朝向壁面熱橫流冷卻效率。因此，氣膜冷卻效率的經(jīng)驗(yàn)在BR=0.1的周圍銳減，在xd=4處急劇下降并瓦解。 3.6。噴氣軌跡因?yàn)樯淞鬈壽E描述到的射流穿透到橫流的情況下，平均射流軌跡的理解是在薄膜冷卻重要。平均射流

22、軌跡一直是眾多研究14,15的主題，是最常見的有rd，其中r是一個(gè)動(dòng)量比縮放，r=jUj2/(cUc2).Muppidi &馬赫什14澄清，射流的軌跡取決于射流和橫流的邊界層厚度的速度分布。在我們的研究中，橫流邊界層厚度是恒定的。因此，我們可以消除邊界層厚度的作用。定義為從膜冷卻孔的出口的中心發(fā)出的平均流量的流射流軌跡繪制在圖圖16（a）和（b）四個(gè)BR為例。在這里，0表示從孔出口中心的距離。圖16（b），軌跡崩潰時(shí)兩軸，X0和Z，與RD除了BR = 0.1的規(guī)模，這是在低吹風(fēng)比ilak 16 研究了垂直噴射的情況。如圖。16（c）表示時(shí)刻在該孔出口處的平均垂直速度分布（y/d=0）?？壮隹诘?/p>

23、速度分布由到來橫流的影響，特別是在低的BR的條件。因此，對(duì)于BR= 0.1的速度分布不匹配的其他高BR例。這可能是一個(gè)原因在BR =0.1射流軌跡不匹配的其他情況下于圖16（b）中。由于射流的軌跡被縮放與圖RD。圖16（b），可以說，該射流軌跡較少受于具有不同的BR旋渦結(jié)構(gòu)的差異的影響。橫流和射流之間動(dòng)量平衡決定射流軌跡。如果射流軌跡對(duì)薄膜冷卻效果的主導(dǎo)影響，壁面附近的溫度分布也將與名為rd的縮放。圖17顯示了在0.5、0.7和15，5，10，0，0和1的中心平面上的非二維溫度分布。圖17中的水平線顯示的噴射軌跡的位置?；谥行牧魃淞鬈壽E更深地穿入橫流優(yōu)于基于在Jet截面標(biāo)量濃度的最大值的軌跡

24、，隨著越來越多的標(biāo)量將朝CRVP15的中心被混合（參照?qǐng)D9，其示出基于時(shí)間的中心平面和流線的溫度分布平均化速度場(chǎng)）。在圖17，當(dāng)BR為1.0，最大無維溫度位于圍繞zrd=1在xrd=10正下方的中心流線，而朝向壁的最高溫度移動(dòng)時(shí)BR是比較低的。很明顯，在壁表面附近的溫度分布不受rd的影響。從這一發(fā)現(xiàn)，就可以說，基于中心流射流軌跡對(duì)氣膜冷卻效果微不足道的影響，但渦結(jié)構(gòu)的差異對(duì)氣膜冷卻效率更大的影響力。3.7。紊流邊界層的效果在本節(jié)中，類似于仿真的驗(yàn)證，該跳閘線安裝在7.5d的前緣上游孔出口，并在BR= 0.5和1.0研究了旋渦紊流邊界層的效果結(jié)構(gòu)和薄膜冷卻有效性。如圖。圖18示出為2p的等值面。

25、在該圖中，時(shí)間等高線平均流向渦，x，和時(shí)均截面速度矢量也示出。從圖之間的比較。5,8,18，顯而易見的是馬蹄形渦流和剪切層渦流的形成在紊流邊界層相對(duì)于層流被抑制的情況下。為抑制的原因可以解釋為：湍流邊界層不分開即使在不利的壓力梯度在周圍的孔出口的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，并在湍流邊界層的小尺度渦破裂成更小的剪切層渦渦，因此馬蹄渦和剪切層渦形成的湍流邊界層的情況下抑制。然而，類似的層流邊界層的情況下，一對(duì)懸的旋渦，一對(duì)的后旋渦，和在湍流邊界層的情況下的結(jié)果中的發(fā)夾渦形式。因此，在湍流邊界層的情況下，基本形成CRVP機(jī)制可能在層流的情況相同。該CRVP起源于發(fā)卡渦當(dāng)吹風(fēng)比是比較小的，而來源于懸掛的旋渦，旋渦的后方

26、，和發(fā)卡渦當(dāng)吹率較高。如圖19（a）和（b）表示時(shí)均膜在BR冷卻湍流情況下有效性分別= 0.5和1.0。圖19（c）該橫向平均氣膜冷卻效率，lat，層流和湍流邊界層情況下對(duì)BR =0.5和1.0之間進(jìn)行比較。顯而易見的是橫流的湍流邊界層減少氣膜在較低吹送比冷卻效率（BR=0.5）而提高了氣膜在比較高的吹送比的冷卻效率（BR= 1.0）。氣膜冷卻效果和無量綱溫度分布在x/d=5下游洞，那里噴射已經(jīng)復(fù)位，如圖20所示。當(dāng)BR比較?。˙R = 0.5），湍流邊界層降低氣膜冷卻效率的y/d的位置相比，層流的情況下，雖然增加了冷卻效果在y/d=0.5，當(dāng)BR比較大（BR = 1）。y/d=0.5的區(qū)域?qū)?/p>

27、應(yīng)于噴流中擴(kuò)散在壁表面附近因增強(qiáng)紊流提高了的區(qū)域。當(dāng)冷卻劑的比例是比較小時(shí)，一個(gè)額外的混合橫流和冷卻劑射流之間會(huì)降低冷卻效果增強(qiáng)的橫流卷吸。然而，當(dāng)注入率是比較高時(shí)，因?yàn)閲姵龅纳淞鞔┩笝M流，額外的混合可以提高冷卻效率提高截面中的冷卻劑射流的擴(kuò)散。因此，與紊流邊界層情況下獲得較高的氣膜冷卻效率的層流邊界層的情況為BR =1.0相比，對(duì)于BR=0.5得到低氣膜冷卻效率與層流邊界層。4。結(jié)論非定常渦結(jié)構(gòu)的急劇變化與吹風(fēng)比有關(guān)。當(dāng)吹風(fēng)比相對(duì)較低時(shí)，觀察到的發(fā)夾渦占主導(dǎo)地位的旋渦。隨著吹風(fēng)比的增加，一對(duì)懸的旋渦，后旋渦，垂直條紋，和射流剪切層旋渦形成的順序。當(dāng)吹風(fēng)比相對(duì)較低時(shí)，反旋轉(zhuǎn)渦對(duì)產(chǎn)生于發(fā)卡渦，而

28、在風(fēng)吹比相對(duì)較高的時(shí)候，起源于懸渦和后旋渦。它被發(fā)現(xiàn)在溫度場(chǎng)中，懸掛的渦流和后旋渦發(fā)現(xiàn)通過抑制射流剝離附近的孔出口改善的膜的冷卻效率。射流的剪切層渦夾帶橫流進(jìn)冷卻液噴射，導(dǎo)致冷卻效果下降。額外的混合橫流的湍流邊界層的改進(jìn)的冷卻效果在較高吹風(fēng)比，而降低冷卻效果較低吹風(fēng)比。參考文獻(xiàn)1. Fric T F, Roshko A. Vortical structure in the wake of a transverse jetJ. Journal of Fluid Mechanics, 1994, 279(10):1-47.2. Lim T T, New T H, Luo S C. On the d

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