刖目射流冲击是种极其有效的强化部传热或传质的方法1.在现代燃气涡轮发动机热端部件的强化冷却中被广泛采用。对涡轮叶片的弦中区而言，山丁冲击前缘的射流沿内部冲击管面向尾缘流动所形成的横流作用，丙此，对尸涡轮叶片弦中区的冲击冷却必须考虑这横流的影响。尽管针对有初始横流作用影响时的阵列射流的流动换热特性己开展了大量的研究工作25，但对其局部换热特性的研究仍不够充分。本文运数值计算的方法对具存初始横流的阵列射流在不同排列方式冲击间距和横流射流质量流量比下的流动换热进行了维数值研究，并利用热色液晶的测试技术进行了热像显试验。获得每股射流的冲市冷却局部对流换热系数分布的特征，并进行了分析，2数学方法采用标准的友模型，在近壁区采用如和81低雷诺数两方程模型61. 在流动和传热控制方程的数值离散中，采用非交错网格设置，即将所有的速度变，均存储于同节点上，且速度节点安置在压力控制体的角点上。 采用非交错网格设置需要对810算法进行必要得速度场，压力场通过连续性方程不断地加以修正直到满足迮续性和动量守恒的要求。详细求解方法收稿日期200冬0107；修订日期200咎0708基金项目闰家0然科学基金资助项，5，276，28文献7. 3试验模型和计算域击孔为10阵列，孔径为2.4，排列方式有叉排和顺排两种，沿流向和展向的孔间距与孔径之比，4如0均为6.67；通过调整橡胶垫片，的厚度，可以得到射流冲击间距与孔径之比，的变化范围在13之间间。射流和初始横流由两股各自独立的管路系统供给，横流与射流质量流呈比777可以在定范围内调整，冲击靶板用有机玻璃制成，内侧敷设复合的电热液晶膜。液晶申色带宽的标定温度为420.热色液晶呈现的热像定点拍摄。 忽略展向两侧壁的影响，可以选取展向的对称面作为计算域的边界。则计算域的边界条件可以按以下种形式处理进口边界，给定射流孔入口和横流入门的速度和温度1=3，0，进口的湍流动能和湍流动中，为射流或横流入门的当量立径。 对称边界，沿展向的速度分量为零，其它参数沿展向的阶导数为零。 固体边界，速度为无滑移条件，射流冲击板为绝热条件，冲击靶面为恒热流边界条件，热流密度J出口条件，所有参数沿流向的阶导数为零。 4结果与分析用热色液晶质技术获得的阵列冲击射流冷却的靶面温度热像。 叫+，=，215告3时，在不同冲击间距与孔径之比下计算得到的冲击靶面的温度分布。可以看出本文的计算结果与实验所揭出的特征是基本吻合否存在初始横流，顺排孔的冷却效果均要好于叉排孔，沿流动下游这差别尤为明显；2对于顺排射流孔，当=1时，壁面较低温度区域的面积沿流动下游逐渐增大，而当度区域的面积沿流动下游却呈现逐渐减小的趋势；3对于叉排射流孔，3 2=1时，温度分布呈现十分明显的蝌蚪形状，壁面较低温度区域的而积沿流动下游逐渐增大，当0域的面积在4排射流孔处出现极小值；而当2，3时，壁面较低温度区域的积沿流动下游也呈现逐渐减小的趋势。 在不同的冲击间距与孔径之比下，顺排孔的冷却效果均要好于叉徘孔。其主耍原因在于沿流向上排成条直线的射流对十横流或前儿排射流孔中喷射出的气流而吾起到了分流的作用，使大部分的横向气流沿着孔排之间流动阻力*小的通道流过，削弱了它对后排各股射流的迎面影响。处在前面的射流，方面对后面的射流带来了有限的横流作用，另方面，它又遮挡了来白上游的迎面横流的影响，保护了射流冲击作用的发挥。而在叉排布扉方式中，后排的射流恰好处于前排展向两射流孔中间，使其前缘和侧边受到上游横流的和前排射流的影响较大，因此冲击靶面后段的温度分布呈现十分明显的蝌蚪形状。顺排与叉排之间的相对冷却效果随流向而加大，因时顺排孔在下游的优越性更为显著。 在冷却流景不变的条件随着初始横流流量之下降，但顺排和叉排的影响趋势却基本致。射流冲击在靶面上的冷却效果与射流和横流的相互作用有关，这种作用和初始横流与射流质量流量比冲击间距比有非常密切的关系。在横流与射流质量流量比不变的条件下，方面小的冲击间距易保持大的射流速度，另方面过小的冲击间距导致通道中横流的速度增加，易造成射流在横流的作用在发生偏转，从而影响了垂直冲击的效果。总体来看，横流对小冲击间距比流向下游的靶而对流换热有增强热有削弱的作用。对于不同的冲击间距与孔径比，横流对射流的作用具有较人的差异，因此在初始横岣理论计算的实验测试流的作用下，阵列射流的流动传热特性的变化非常复杂，并无单纯的规律可循。比较发现，初始横流基本起到了与减小孔靶间距相类似的作用。 时，在2=1下叉排冲击孔冲击靶面的局部对流换热系数分布的计算和实验测试结果。 比较发现，本文的计算结果与实验所揭出的特征是基本吻合，局部对流换热系数的*大值达到520你7沿流向下游的在较人的区域内也有260胃而且横流对小冲击间距比流向下游的靶面对流换热有增强的作用。 5结论数值计算所得到的冲击靶面温度分布特征与实验所揭的特征是基本吻合的。 2在不同的冲击间距与孔径之比下，顺排孔的冷却效果均要好于叉排孔。 3横流对小冲击间距比流向7游的靶面对流换热有增强的作用，但对火冲击间距比流向下游的靶面对流换热有削弱的作用。 4对于不同的冲市间距与孔径比，横流对射流阵列射流的流动传热特性的变化非常复杂，并无单纯的规律可循。 顾维藻等。强化传热。北京科学出版社，1992