克努森数

克努森数表示气体分子的平均自由程λ与流场中物体的特征长度L的比值。

Kn=λ/L。

一般认为，当Kn<0.01时，气体流动属于连续介质范畴。

如果克努森数趋近于零， 采用

先进航空发动机在现代动力设备中占有重要地位，而增加涡轮进口总温是提升发动机性能的主要措施之一，但由于涡轮工作温度己经超过材料的耐受极限，因此必须采用相应的冷却技术。气膜冷却由于其冷却效果很好而作为航空发动机涡轮普遍采用的关键冷却技术。由于航空发动机中所采用的气膜孔一般较小(0.3mm左右)，有关气膜冷却常采用的研究方法是对气膜结构进行相似放大。例如Leylek等在一定雷诺数与吹风比条件下系统研究了圆柱形与扇形孔气膜冷却流动机理，孔径为12 mm左右。Li在一定雷诺数与吹风比条件下实验研究了冷气密度对叶片前缘气膜冷却的影响，气膜孔径为3. 715 mm. Dong等在一定雷诺数及动量比条件下研究了边长为12 mm的矩形孔气膜冷却效率。刘存良等采用瞬态液晶测量技术研究了动量比对孔径为10 mm的圆柱孔气膜冷却的影响。邓宏武等在定雷诺数条件下测量了吹风比对旋转叶片气膜冷却的影响，气膜孔径为4mm。由此可见，气膜冷却放大研究中气动参数主要为雷诺数以及吹风比(或动量比).而根据Papautsk, Kandlika等对流动尺度划分的标准，小于1mm的气膜孔流动己属于微尺度领域，放大模型气膜孔流动为宏观尺度领域。

西北工业大学龚代坤等引入克努森数，表征模型尺度，研究其对气膜冷却的影响。为此选取平板单排圆柱形气膜孔模型，保证模型雷诺数以及动量比相同，计算得到气膜孔下游冷却效率分布及气膜孔的流量系数，分析研究克努森数对气膜冷却流动换热相似特性的影响.

为研究克努森数对小尺度气膜冷却流动换热相似特性的影响，选取平板单排圆柱形气膜孔模型进行数值模拟。气膜孔的孔径为0.3、3mm及10 mm，在保证雷诺数及动量比相同的条件下计算得到气膜孔下游冷却效率与气膜孔的流量系数，结果及分析表明:

1) 克努森数不同使得大小模型孔内部对涡及三维分离区存在差异，导致孔流量系数不同。

2) 克努森数不同会引起二次流脱离壁面及二次流与主流掺混情况的差异，并导致大小模型冷却效率分布的差异。

3)采用放大模型研究小尺度气膜冷却流动换热特性时，在保证大小孔模型的雷诺数与动量比为主要准则数的前提下，为获得更好的相似结果，需要保证大小孔模型的克努森数相同。