层板冷却具有冷气消耗量少和冷却效率高的优点,被广泛应用于航空发动机热端部件强化冷却。因此,探索层板冷却在航空发动机部件上的应用(比如火焰筒壁层板冷却结构)显得十分必要。基于上述背景,本文采用数值模拟和实验的方法探索了火焰筒壁层板冷却结构流动与换热特性。本文利用CFD数值计算研究了火焰筒壁层板冷却结构流动与换热特性,主要分析了冲击开孔率、扰流柱直径、溢流孔直径、冲击高度、流向间距、展向间距以及射流雷诺数等参数对层板冷却结构流动与换热特性的影响。计算结果表明:冲击开孔率增加层板的总压降和当量流量系数减小,阻力系数增大并且换热能力减弱;扰流柱直径对总压降和当量流量系数影响很小,增大扰流柱直径能够降低层板阻力系数,d_r=0.6mm时K值最大;溢流孔直径增加层板总压降和阻力系数降低,与之相反的是当量流量系数增大,相应的换热能力变强;冲击高度增加,总压降和阻力系数降低,当量流量系数略微上升,冲击高度对换热能力的影响并非单调变化;流向间距和展向间距的增加都会使层板结构的换热能力增强,层板结构的压降上升,流量系数几乎不变,阻力系数随两者的改变未呈现单调的线性关系;射流雷诺数增加同样会导致压降增大,对当量流量系数影响很小,但是阻力系数降低,层板冷却结构的换热能力提升,随着射流雷诺数的增加几乎呈线性变化。为了验证数值计算的准确性,本文进行了典型工况的实验验证。在数值模拟的基础之上,利用实验的方法重点研究了冲击孔径、扰流柱直径和溢流孔径对层板内部流动与换热特性的影响规律。实验结果表明:层板环腔内的平均努塞尔数随冲击孔径和扰流柱直径增加而提升,但几乎不随溢流孔径的增加而发生改变;总压损失系数则随着冲击孔和溢流孔直径的增加而呈现单调递减的变化趋势,而随扰流柱直径的增加几乎保持不变。总体来看,关于实验与计算的最大误差,平均努塞尔数在20.2%以内,总压损失系数在27.4%以内。