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大温比下端壁气膜冷却与气膜孔-涡发生器组合冷却的实验研究
大温比下端壁气膜冷却与气膜孔-涡发生器组合冷却的实验研究
摘要：本论文针对大温比下端壁气膜冷却和气膜孔-涡发生器组合冷却进行了实验研究。通过对不同冷却方案的对比研究，得出了它们在降低温度、提高热交换效果和减小压力损失等方面的优势和不足。通过模拟电镀制备了实验所需的气膜孔-涡发生器工件，并制作了实验平台进行实验测试。实验结果表明，在相同的工况下，气膜孔-涡发生器组合冷却相较于传统端壁气膜冷却方式具有更好的冷却效果，能够更好地满足高温环境下的冷却需求。
关键词：大温比，端壁气膜冷却，气膜孔-涡发生器，实验研究
1引言
高温环境下的冷却问题一直是工程领域面临的难题之一。面对高温气体中的部件，传统的冷却方式往往无法达到理想的效果。因此，对于高温环境下的冷却问题进行深入研究，寻找更为有效的冷却方案，具有重要的工程意义。
2相关理论与研究
2.1大温比下端壁气膜冷却原理
大温比下的端壁气膜冷却是利用工作介质中的高温气体经过喷口流入部件表面，形成高温气膜来达到冷却的目的。通过向工件表面提供冷却剂，可以有效地降低工件表面温度，保护工件不受高温气体的热损伤。
2.2气膜孔-涡发生器冷却原理
气膜孔-涡发生器是一种结合了气膜孔和涡发生器的新型冷却方式。通过在工件表面开设一定尺寸和间距的孔洞，使高温气体通过这些孔洞形成射流，并在入口处形成涡旋。涡旋可以有效地抑制温度的提高，增加冷却效果。
3实验设计与方法
3.1实验器材
本次实验采用了模拟电镀技术制备的气膜孔-涡发生器工件，采用了涡旋仪进行流场观测和测量。实验平台采用了高温环境模拟器，能够实现高温气体的冷却测试。
3.2实验步骤
首先将气膜孔-涡发生器工件安装在实验平台上，并设置不同的工况参数，如进口温度、进口压力等。然后通过涡旋仪观测和测量气体流动状态。最后根据实验数据进行分析和对比，得出不同冷却方案的优劣。
4实验结果与讨论
通过实验数据分析发现，相较于传统的端壁气膜冷却方式，气膜孔-涡发生器组合冷却方式在降低工件表面温度、提高热交换效果和减小压力损失等方面具有更好的表现。这是因为气膜孔-涡发生器能够更好地改变气流的流动状态，增加涡旋的生成，有效抑制温度的提高。
5结论
本论文通过对大温比下端壁气膜冷却和气膜孔-涡发生器组合冷却进行实验研究，得出了它们在降低温度、提高热交换效果和减小压力损失等方面的优势和不足。实验结果表明，气膜孔-涡发生器组合冷却相较于传统端壁气膜冷却方式具有更好的冷却效果，能够更好地满足高温环境下的冷却需求。未来的研究可以进一步考虑不同孔洞尺寸和间距对冷却效果的影响，并进行数值模拟验证。
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