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冲击射流能够有效的提高局部传热系数，因而被广泛的应用于航空发动机热端部件的冷却中。作为一种内部冷却方式，冲击冷却的几何参数和流动参数对换热效率有着重要的影响。对冷却效率的影响因素进行研究，可以为优化冲击冷却结构、提高冷却效率提供有效依据。基于这个背景，本文采用数值模拟的方法对其流动和换热特性进行了细致、系统的研究。本文的研究主要包括以下三个方面：一是对文献[37]中的算例进行数值计算，分析在数值模拟中不同湍流模型的优劣，选择最合适的湍流模型；二是利用已经确定的湍流模型，进行射流冲击冷却的基础研究，分析传热和流动特性的影响因素；三是为文献[39]中的涡轮叶片设计冲击冷却结构，检验基础研究的结论在实际工程中的实用性。在对冲击冷却流动和换热特性进行了系统的研究之后，得出以下主要结论：1、在冲击冷却中，两侧同时出流的冷却效果好于单侧出流，射流在冲击腔中向着出流方向倾斜，靶板上的低温区域也随着产生偏移；倾斜射流不利于冷却效率的提高，射流导致靶板的低温区域产生偏移；减小射流孔直径可以有效的强化冲击换热，但是，孔径的减小增大了射流的速度，增加了靶面温度的不均匀性。2、在其它条件不变时，冲击孔间距和冲击间距存在着一个合理的取值范围，在本文的计算工况内，冲击孔间距比的选择应该在4~5.6之间，而当冲击间距比Zn/d=2时平均Nu数达到最大值。3、在本文的计算工况内，当冲击间距Zn/d=1和2时，顺排的换热效果优于错排；当冲击间距Zn/d=3和4时，错排换热效果优于顺排，同时，无论是错排还是顺排，初始横向流都妨碍了冲击冷却的换热。4、冲击雷诺数越大，换热效果越好，靶面平均Nu数随Re数的增加呈线性变化；初始横向流使冲击冷却的换热效率降低，降低的幅度随着流量的增加而增大，同时，由于横向流的作用，射流向出口方向产生更加明显的偏移。5、在涡轮叶片冷却中，采用射流冲击冷却能够得到很好的效果，同时，可以与冲击冷却基础研究的结论紧密的结合起来，为实际工程应用提供有效的依据。