气膜冷却和强迫对流换热是目前航空发动机涡轮叶片上采用的主要冷却方式。气动参数和几何参数对通道壁面的换热特性都有影响。为了更加准确了解内冷通道的流动和换热特性,本文采用实验和数值模拟相结合的方法对其进行了系统的研究。 对带肋和气膜孔通道的气膜孔流量系数、通道压力分布和带气膜孔壁面换热系数进行了实验测量。换热系数的测量采用了瞬态液晶技术。在研究流量系数和压力分布的实验中,入口雷诺数数的变化范围是60000～150000,出流比的变化范围是0.04～0.22。在研究换热系数的实验中,入口雷诺数的变化范围是30000～90000,出流比的变化范围是0.09～0.22。肋角度有60度,90度和120度,肋和气膜孔的相对位置有肋在气膜孔上游,肋在气膜孔下游和肋在气膜孔中间。研究了孔雷诺数,通道入口雷诺数,出流比,肋角度和气膜孔位置对流量系数的影响以及通道入口雷诺数,出流比,肋角度和气膜孔位置对压力分布和换热系数的影响。实验结果表明,孔雷诺数是影响流量系数的主要因素,随着肋角度的增加,流量系数增加,气膜孔位置对流量系数也有一定的影响;随着通道入口雷诺数和出流比的增加,压力系数增加;肋角度和气膜孔为主对平均换热系数有一定的影响,对换热系数分布的影响非常明显。 利用FLUENT6.1对实验工况进行了数值模拟研究,计算结果和实验数据总体上是一致的。研究了不带气膜孔壁面的换热系数分布以及旋转效应对流量系数的影响。计算结果表明,通道四个壁面的换热系数差别较大,在布置有斜肋的通道中,换热系数的最大值并不是带肋的粗糙壁面,而是其中的一个光滑壁面;在布置有直肋的通道中,上下壁面的换热系数分布基本一致,左右壁面的换热系数分布基本一致;旋转对气膜孔流量系数的影响很大,通道顺时针旋转,流量系数增加,通道逆时针旋转,流量系数减小。