(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210658741.3 (22)申请日 2022.06.12 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 申请人 中国航发四川燃气涡轮 研究院 (72)发明人 杜昆　梁庭睿　王睿　刘存良　 李昆阳　黄小杨　陈磊　 (74)专利代理 机构 西安凯多 思知识产权代理事 务所(普通 合伙) 61290 专利代理师 云燕春 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) F01D 25/12(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种综合冷却效率模化方法 (57)摘要 本发明一种综合冷却效率模化方法， 属于航 空发动机和燃气涡轮发动机涡轮热分析技术领 域； 该方法步骤为首先推导综合冷却效率表达 式， 对无量纲参数进行模化匹配； 然后对吹风比 M、 动量比I或者速度比VR进行匹配； 最后根据 吹 风比M、 动量比I或者速度比VR的匹配结果， 对无 量纲参数的匹配结果进行推导得到利用匹配温 比的计算表达式， 当表达式结果为1时， 即能够实 现主流侧冷气测换热系数比匹配， 从而提高预测 精度与可信度。 本发明实现在温比不匹配的条件 下使主流侧冷气测的换热系数比得到准确的匹 配， 使其对于综合冷却效率计算公 式以及其他各 无量纲参数的模化产生相对更小的影 响， 对指导 综合冷却效率相关实验即工程实践有重要的意 义。 权利要求书2页 说明书8页 附图1页 CN 115017712 A 2022.09.06 CN 115017712 A 1.一种综合冷却效率模化方法， 其特 征在于具体步骤如下： 步骤一： 结合热端部件综合冷却效率模化理论， 推导综合冷却效率表达式： 式中， η为绝热冷却效率， Bi为主流侧毕渥数， χ为温升系数， hg/hc为主流侧与冷气侧的换 热系数比； t为热端部件厚度； 步骤二： 对步骤一中的无量纲参数进行模化匹配； 步骤三： 对吹风比M、 动量比I或者速度比VR进行匹配； 步骤四： 根据步骤三得到的匹配结果， 对步骤二的匹配结果进行推导得到利用匹配温 比的计算表达式， 当表达式结果为1时， 即能够实现主流侧冷气测换热系 数比匹配， 从而提 高预测精度与可信度。 2.根据权利要求1所述综合冷却效率模化方法， 其特征在于： 所述步骤一中， 通过对四 个无量纲参数η、 Bi、 χ、 hg/hc求偏导数的计算值， 得出相比于其他三个无量纲数， 温升系数χ 变化对于综合冷却效率的计算结果影响较小， 故不予以考虑； 对绝热冷却效率η、 主流侧毕 渥数Bi以及主流侧与冷气侧的换 热系数比hg/hc进行模化匹配。 3.根据权利要求2所述综合冷却效率模化方法， 其特征在于： 所述四个无量纲参数η、 Bi、 χ、 hg/hc求偏导数的计算 值分别为： 4.根据权利要求1所述综合冷却效率模化方法， 其特征在于： 所述步骤二中， 对绝热冷 却效率 η进行模化匹配： η＝f(Re， Ma， Rec， MorI， DR， geomet ry) 式中， Re为主流雷诺数， Ma为马赫数， Rec为二次流的雷诺数， M为 吹风比， I为动量比， DR 为密度比， geomet ry为几何结构。 5.根据权利要求4所述综合冷却效率模化方法， 其特征在于： 所述步骤二中， 对两中工 况下主流侧毕渥 数Bi进行模化匹配： 式中， 1表示高空发动机工况， 2表示实验 室发动机工况， hg为主流换热系数， ks为厚度方权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115017712 A 2向导热系数， t 表示冷却壁 面的厚度。 6.根据权利要求5所述综合冷却效率模化方法， 其特征在于： 所述步骤二中， 主流侧与 冷气侧的换 热系数比hg/hc的模化匹配转 化为二次流， 即冷气侧毕渥 数Bic的匹配： 式中， hc为冷气换热系数， l为流动换热特征尺寸， ks为厚度方向导热系数， Nuc为冷气侧 的努塞尔数， kc为冷却气体导热系数， kg为主流气体导热系数。 7.根据权利要求6所述综合冷却效率模化方法， 其特征在于： 根据三个无量纲参数的匹 配结果， 得到 两种工况 下的冷气侧毕渥 数Bic匹配表达式： 式中， Tc为冷气出口温度， Tg为主流温度。 8.根据权利要求1 ‑7任一项所述综合冷却效率模化方法， 其特征在于： 所述步骤四， 依 据步骤三对动量比I的匹配， 得到冷气侧毕渥 数Bic的匹配表示式为： 9.根据权利要求8所述综合冷却效率模化方法， 其特征在于： 通过改变m， 使幂次 1.1657m‑0.82＝0， 能够实现 冷气侧毕渥 数的匹配， 即 10.根据权利要求9所述综合冷却效率模化方法， 其特征在于： 所述m控制范围为0.68 ‑ 0.72。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115017712 A 3