题目：周向角和直径比对切向双旋流冷却流动与传热特性的作用机理

作者：何娟，邓清华，高铁瑜，丰镇平

摘要：考虑到当前对透平叶片前缘双旋流冷却结构的流动与传热机理认识不足，本文建立了合理的切向双旋流冷却结构模型，采用RANS（Reynolds Averaged Navier-Stokes）方程求解SST k-ω湍流模型，数值分析了周向角α为60~120°，直径比κ为0.435~1.2时双旋流腔内的流动和传热特性。计算结果表明：与单旋流冷却相比，冷气在双旋流腔内形成相反涡对，在融合区出现冲击和再附现象，使综合换热性能更好。随着周向角α增加，旋流腔壁面的努塞尔数先增加后减小，而摩擦系数呈现相反的变化趋势，评估得到周向角为90°时的综合换热因子最高，可以达到1.49。当直径比κ为0.6时，综合换热因子可以达到1.52；当直径比κ小于0.6时，综合换热性能几乎不受直径比影响；而直径比κ大于0.6时，综合换热性能随直径比增加而减小，尤其在κ大于1时急剧下降。