1、计算构型及数值模拟方法
基于气膜冷却在周向的周期性特征，选取单个气膜冷却孔作为研究对象。如图1所示，用于平板气膜冷却研究的计算域被划分为两个矩形区域，即主流区和冷气区。两个矩形区域之间由一个气膜孔连接。扇形孔的几何如图2所示：原点位于气膜冷却孔的中心线上。坐标x、y和z分别对应于流向、壁面法向和周向。主流入口与气膜孔中心的距离为15D，主流的长度为60D，主流的高度为9D，间距距离为6D。
图3分别展示了扇形孔和圆孔的计算网格。该网格通过Dimaxer中的Octree Mesh和HexFilliUp工具生成，并在膜冷却孔周围进行了加密，以确保最大的y+<5, x+<50, z+<50，满足大涡模拟的网格精度要求。整个区域采用了六面体网格，以提供更好的数值精度和稳定性。计算工况见表1：主流入口和冷气入口是速度边界，主流出口是压力边界，主流的两个展向边界是平移周期性边界，冷却侧和主流上方的边界是对称边界，其余的是绝热无滑移壁面。
计算设置和使用的GPU总时间如表2所示：采用Dimaxer在4个GPU上进行4阶精度求解，计算在几天内达到统计稳态。
2、计算结果分析
2.1 时均结果
不同气膜孔的时均流场，如图6、7、8所示：从图中可以看出扇形孔的冷气射流更均匀地分布在平板上，取得了更好的冷却效果。
2.2 瞬态结果
2.2.1 流向截面
如图9、10、11所示：圆孔冷气射流的高速性形成了更强的肾形涡，降低了气流的横向扩散，对壁面的覆盖效果较差 , 降低了冷却效率。
2.2.2 中截面
3、结论
本文采用Dimaxer对圆孔和扇形孔开展了4阶精度大涡模拟研究，获得了丰富的流场信息， 对流场的分析表明：相比圆孔，扇形孔使冷却气流在喷射后迅速扩散，形成较大的扇形区域，增加了冷却气流与壁面间的接触面积，提高了冷却效率。
