等离子体薄膜冷却驱动器

冷却效率提升92%

一种置于气膜孔出口的等离子体激励器，通过气动激励抑制回流和涡结构，显著强化涡轮叶片气膜冷却。

Sun, Jie · Xie, Gongnan · 王进 · Sundén, Bengt Ake

International Communications in Heat and Mass Transfer 2023

参数信息

平均展向气膜冷却效率提升

20.6-92.4 %

最大气膜冷却效率提升

64.2-139.6 %

峰值湍动能提升

5.4 %

技术优势

抑制回流

等离子体激励使气膜孔后方的回流区明显缩小，冷却气更容易贴附壁面，减少被主流卷走。

强化掺混

等离子体能量注入使近壁峰值湍动能急剧增大，比无等离子体时提高5.4%，强化了冷却气与壁面的换热能力。

冷却效率倍增

在6 kV–36 kV电压范围内，平均展向气膜冷却效率提升20.6%–92.4%，最大冷却效率提升64.2%–139.6%，且最佳工况出现在24 kV。

应用场景

• 涡轮叶片冷却：提升涡轮叶片气膜冷却效率，降低叶片表面温度，延长叶片寿命。
• 航空发动机热端部件：为航空发动机热端部件提供主动冷却控制，适应更高涡轮前温度。
• 等离子体流动控制：利用等离子体气动激励调控气膜孔附近流场，抑制回流和涡结构。
• 燃气轮机热管理：强化燃气轮机叶片冷却，改善热管理，提高整机效率和可靠性。