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航空发动机/燃气轮机的整体效率随着涡轮进气温度的提升而提高。涡轮进口温度的提升依赖于先进的叶片冷却技术,寻找更高性能的传热结构对叶片冷却技术的发展至关重要。在众多的传热结构中,凹陷涡发生器以高传热、低流阻的特点,引起各国研究学者的兴趣。目前,对凹陷涡的数值计算方面研究主要集中在静止凹陷通道 RANS模拟方法,对于凹陷内部的非稳态特征及旋转凹陷涡通道研究仍需进一步完成。鉴于此,本文对凹陷通道进行了非稳态SST k-ω离涡数值模拟及旋转通道数值计算模拟,并与相关实验或文献数据进行验证。 本文对 Re=50,500时带有凹陷深度为0.2的单面静止通道进行了非稳态SST k-ω离涡模拟,研究结果表明:基于SST k-ω的离涡模拟方法能很好的模拟凹陷通道的湍流流动和换热;凹陷诱发产生强烈的涡旋结构在凹陷前缘经历了形成、旋转、回流、破碎四个过程。通过对Re=10,000,30,000,50,500旋转数Ro=0,0.07,0.119,宽高比为4:1的旋转光滑通道及旋转双面凹陷涡通道RANS模拟发现:相比于SST k–ω、RNG k-ε模型,k-ω模型可以很好的模拟旋转通道的流动换热。静止通道不受科氏力的影响,旋转通道在科氏力的影响下,在横截面上形成左右对称但方向相反的二次涡旋,涡心偏向于leading面与侧壁面形成的角区,旋转数增加,科氏力增大;旋转数越大,平均换热性能和摩擦阻力越大,Re=30,000时,旋转双面凹陷通道较静止凹陷通道在Ro=0.119时换热性能提高3%~6.5%和摩擦因子增大1.6-8.4倍;相比于旋转光滑通道,旋转双面凹陷涡通道在旋转状态下换热提高35%~40%以上,阻力降低5.4%~16%;凹陷在旋转通道中具有很好的应用前景。