气膜冷却温度场预测的标通量模型评估研究

气膜冷却是燃机高温透平叶片的关键冷却技术,准确高效地预测气膜冷却的温度场对于冷却设计具有重要意义。本文针对圆孔射流密度比(DR)为1、速度比(V R)为0.46的工况,基于大涡模拟(LES)的流场数据,单独求解采用不同标通量模型的时均标量输运方程,对比分析了各个模型的预测效果及其参数影响。评估的标通量模型包括梯度扩散模型(GDH)、广义梯度扩散模型(GGDH)和高阶广义梯度扩散模型(HOGGDH)。结果显示,GDH对射流核心的流向扩散预测较弱,对于温度场的分离再附特征也不能准确捕捉。GGDH和HOGGDH模型能够较好地预测下游扩散,对分离再附现象也有较好的反映。本文进一步指出,GGDH和HOGGDH模型引入雷诺应力从而隐含了垂直于标量梯度的输运模式,使其对温度场的预测更为准确。