针对不同喷孔长径比h/D的垂直射流绝热平板气膜冷却问题开展了数值研究,并分析了喷孔入口流动收缩及孔内边界层发展过程对气膜冷却性能的调控机理。结果表明,随着h/D从0增至0.25,冷却效率显著提升,进一步增大h/D带来的改善趋于有限。喷孔入口流动收缩诱导产生径向速度分量,并影响孔内边界层的发展过程,进而影响出口速度分布,从而削弱射流附壁性并降低冷却性能。随着h/D的增加,入口–出口耦合效应减弱,其不利影响随之降低。此外,射流所需供应压力随h/D的增加呈现先降后升的趋势,这是入口–出口流场解耦与喷孔内摩擦损失增强共同作用的结果。综合来看,在h/D = 0.05 ~ 0.25的范围内,不同吹风比条件下均可实现较低的供应压力和近似最优的冷却性能。
Zhu et al. (Sun,) studied this question.