孔布局对切向发散结构综合冷却效率的影响

为了进一步提高燃气轮机燃烧室冷却效率，采用热流固耦合方法以及Realizable k-ε模型，在两种吹风比下，对4种不同布局的切向发散冷却结构的流动和传热特性进行了对比分析。研究结果表明，在吹风比2.2时，冷却射流之间相互独立，孔布局对切向发散冷却结构的影响较小。在吹风比10.4时，正对排列结构的冷却射流交叉互补，更易形成全覆盖冷却气膜；而采用交叉排列结构由于各排冷却射流互相叠加，抬升涡增强使得冷却射流脱离壁面，导致展向均匀性变差且综合冷却效率降低。沿轴向等间距比“前密后疏”排列的综合冷却效率峰值更高。正对且等间距排列结构具有最佳的冷却效果，随着吹风比的增大，综合冷却效率提升幅度最大为17.6%，比交叉排列的两种结构综合冷却效率高出约46%。基于模拟结果拟合了正对且等间距孔布局的首排孔冷却效率关联式，试验值与模拟结果的误差在±2%以内。