随着航空领域的发展,发动机涡轮前温度不断提升,因此发展涡轮叶片冷却技术是非常必要的。本论文研究方形通道中扰流肋对换热效率的影响,是基于常用的涡轮叶片肋壁通道结构的一种扩展研究,旨在寻求更优的带肋绕流冷却方案。利用Fluent软件对扰流肋冷却的流动特性和换热特性进行了数值仿真,分析探究改变不同的参数对流场的影响。随着扰流肋的角度、肋高与肋间距之比、肋截面形状、间断方式等参数的改变,方形通道内近肋壁面的层流失稳形成剧烈扰动,以不同的强度冲击壁面,使得来流能够带走更多的热量,强化了流体与壁面之间的换热过程。该过程对于研究涡轮叶片散热有重要的学术意义。首先分析最优的肋高和肋间距的比值,共选取了 1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:12共八种情况进行仿真计算,在本文的研究中,通过带肋壁面的努塞尔数来衡量其换热强度,并综合考虑通道的流动损失对效率的影响。通过模拟结果发现,在e/p为1:6时,带肋壁面的平均努塞尔数会达到一个峰值,当肋高与肋间距之比大于1:6时,流体经过肋的扰动作用与肋壁分离后,由于得到充分发展而使得边界层加厚,不利于热量的的交换。其次,在保持肋高与肋间距之比为1:6的基础上,对涡轮叶片内部的冷却通道中肋的角度变化对换热效率的影响进行了计算分析,其中肋的角度放置分别为0°、10°、20°、30°、35°、40°、45°、50°、60° 共9种角度情况进行计算,得到肋片角度-流场-换热效率之间的关系。本文模拟结果表明,在以上9种角度中,当流动阻力是次要因素时,采用肋角度为40度时对增强换热最为有利。然后研究肋片剖面形状的影响。在选定的最优角度40°,最优肋高与肋间距之比为1:6的基础上,对三角形、半圆形、方形、椭圆、梯形形剖面形状的肋片进行计算,结果表明梯形肋对换热能力的改善最为有利,其次是椭圆形肋、方形肋以及三角形肋,而半圆形肋对换热能力的改善程度最为有限。最后研究肋的间断方式对换热效率的影响。保持肋的最佳角度、最优的肋剖面形状、最优肋高与肋间距比不变的条件下,选取不同间断工况进行计算,通过计算结果能够得到最优的间断方式。