平壁气膜冷却的数值模拟的任务书.docx

平壁气膜冷却的数值模拟的任务书
任务书：平壁气膜冷却的数值模拟
一、研究背景
在高温高压环境下，如航空发动机、燃气轮机等燃烧室或涡轮内部的结构件等，需要进行热保护以确保安全和可靠运行。其中一种常用的热保护方法就是气膜冷却技术。平壁气膜冷却是其中一种较为简单可靠的方式，通过在壁面附近喷射冷却气体，形成一层较厚的气膜来降低壁面温度。气膜冷却技术的效果直接影响了结构件的寿命和安全性，因此需要进行数值模拟来研究气膜冷却的效率和优化设计。
二、研究目的
本任务的目的是通过数值模拟，研究平壁气膜冷却技术在高温高压环境下的散热效果，主要包括：
1.在不同的冷却气体喷出速度下，分析气膜的分布和温度分布情况；
2.在不同的气膜厚度下，比较壁面温度的变化和散热效果的差异；
3.针对不同的壁面温度和气膜参数，分析冷却气体流量和压力等调节参数对气膜冷却效果的影响；
4.优化设计和改进气膜冷却技术，提高散热效果和热保护的可靠性。
三、研究内容和方法
1.数值模拟
采用计算流体动力学（CFD）方法，建立平壁气膜冷却模型，分析不同冷却气体喷出速度下的气膜分布及温度分布情况，比较不同气膜厚度下的散热效果差异，研究不同壁面温度和气膜参数下调节冷却气体流量和压力等的优化设计。
2.数值模拟软件
采用流体力学仿真软件ANSYSFluent进行数值模拟。
3.模型建立
建立平壁气膜冷却模型，包括壁面和冷却气体入口的几何形状，以及距离壁面最近的气膜表面等参数。
4.边界条件和计算参数设置
设定模拟过程中的边界条件和计算参数，包括气膜厚度、壁面温度、流量、压力、温度等参数。
5.模拟结果分析
根据数值模拟结果，分析不同冷却气体喷出速度、气膜厚度、壁面温度和气膜参数等因素的变化对气膜冷却效果的影响，进行优化改进。
四、成果要求
1.撰写一份数值模拟的实验报告，内容包括模型建立、边界条件和计算参数设置，以及模拟结果分析和结论等内容；
2.获取并整理数值模拟数据，制作图表并进行结果分析和讨论；
3.提出优化改进方案，提高气膜冷却效率和热保护的可靠性。
五、参考文献
1.林志铭.空气冷却技术在航空发动机中的应用[J].航空涡轮发动机,2020,45(3):25-34.
2.李昭逸,徐惟新,黄振勋.燃气轮机气膜冷却技术的现状与发展[J].动力工程学报,2019,39(4):253-262.
3.刘海.气膜冷却技术对高温结构件热保护的研究[D].西北工业大学,2020.
4.김창제.막및용해열분해코팅을이용한소형화학반응장치의유동수미분석[J].대한산업공학회지,2018,44(5):439-449.
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