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涡轮叶片蜿蜒通道结构设计对于高效利用冷气、强化叶片冷却效果和提高涡轮进口燃气温度进而提高发动机效率具有重要的意义。本文以静叶中典型的U型蜿蜒通道为研究对象,设计了一系列异型导流片结构并通过数值和试验的方法研究其在通道内部的整流减阻效果和强化换热特性;并提取各减阻构件的敏感参数,完成了其组合影响规律的研究。本文首先介绍了数值计算方法和采用瞬态液晶的试验测量方法,并对其准确性分别进行了验证。对不同雷诺数下(Re=30000,40000,50000,60000)带有不同周向长度的7种异型导流片U型通道及简单光滑通道的流动和换热特性进行数值研究,对Re=30000下典型结构进行试验验证。研究中发现:导流片能够显著降低过弯流体对通道外壁面的碰撞损失,有效控制过弯分离涡的大小,改变弯道二次流结构以减小通道压损;强化弯道处的换热能力,改善弯道出口处换热分布的不均匀性。对于90°、135°、180°三种周向角度的导流片通道,增大角度有利于发挥导流片的整流效果,降低通道阻力系数比,同时弯道处强化换热效果更加平均。导流片尾部延伸段结构可以进一步限制过弯分离涡的发展,从而显著降低压损;在4种延伸段长度(P/d=0.1,0.25,0.5,1)方案中,随着长度增大,通道阻力系数比先减小后增大,综合热性能的变化则完全相反。研究结果表明,相比于简单光滑通道,带导流片通道的阻力系数比最大减小约60%,综合热性能最多能提高26%。对于本研究中的8种U型通道,雷诺数对其流场结构和换热分布趋势几乎没有影响,仅阻力系数比均随着雷诺数增大而增大,而综合热性能随着雷诺数增大而减小。在此基础上,本文针对三种隔板厚度(T/d=0.2,0.5,1)、两种回流弯头(圆形弯头和方形弯头)及三种导流片径向距离(W_r/W=0.2,0.33,0.5)的多种交叉组合模式开展了数值研究。计算结果表明:增大隔板厚度可以抑制过弯流动分离,减小压损,但整体换热性能也有所下降。对于两种弯头结构,当隔板较薄时,方形弯头的阻力系数比略高于圆形弯头;随着隔板地加厚,二者的差值越来越大,最大约8%。导流片径向距离对阻力系数比的影响与隔·板厚度有关,当隔板较薄时,径向距离偏小的导流片减阻效果较好,当隔板较厚时则相反。