涡轮叶片冷效试验专用蜗壳舱研制

本文较为详细地介绍了通用型涡轮叶片冷效试验专用蜗壳舱的研制过程,经调试试验证实,蜗壳舱的各项指标都达到了设计要求.蜗壳舱的研制成功,提高了我国涡轮叶片冷效试验能力,降低了试验成本,缩短了冷效试验周期,试验效益明显提高.     

涡轮叶片冷效实验器实验功能探讨

本文对我国现有的涡轮叶片冷却效果实验器的实验功能及相应的实验方法和数据处理方法等进行了探讨。对冷却结构优劣比较性实验只略加评述,重点讨论发动机工况模拟性实验。文章指出,现有冷效实验器有可能对现有水平的发动机进行模拟实验,但对未来更高增压比的发动机工况模拟实验则存在限制。      

带热障涂层涡轮冷却叶片冷却特性计算方法研究

阐述了航空发动机高温涡轮冷却叶片热防护系统流体动力与冷效特性计算方法。计算方法考虑了叶片隔热涂层对发动机气冷叶片冷却效果的影响,在发动机过渡态工作过程中考虑了叶片和隔热涂层的瞬态热传导,建立了瞬态带隔热涂层复合涡轮冷却叶片流体动力与冷效特性计算的计算模型,并完成了相应的程序编制。     

热斑压力比对气冷涡轮叶栅表面热负荷的影响

为深化对涡轮进口热斑效应的认识,采用试验和数值方法研究了热斑压力比对涡轮叶栅表面热负荷的影响。试验采用引气管形成热斑,叶片材料为环氧树脂,叶型为C3X。采用数值方法计算了不同热斑压力比(0.980～1.020)和冷气流量比(1%～5%)条件下叶片表面的热负荷。研究表明,计算值与试验值吻合良好。热斑压力比小于1.000时,热斑对叶片表面热负荷无影响;但随着热斑压力比增加,热斑对叶片表面的加热效果越来越明显,尤其是在叶片前缘和吸力面。热斑在涡轮通道中向下游流动时温度不断下降,且热斑压力比越小,热斑温度下降越快,方向偏转也越明显。随着冷气流量比增加,叶片表面温度显著下降。     

涡轮叶片前缘复合冷却实验

为研究涡轮叶片复合冷却传热特性,建立了涡轮叶片复合冷却实验测试平台,对叶片前缘区域进行了射流冲击+气膜冷却实验测试,详细研究了冷气吹风比M、前缘位置、主流雷诺数Re以及温度比T_g/T_c对冷却效率的影响规律。实验结果表明,冷却效率随吹风比的增大而增大,随T_g/T_c的增大而减小。本文实验条件下, 最佳吹风比约为1.0;越靠近前缘驻点,冷却效率越大;主流雷诺数对冷却效率的影响不大,但总体上仍表现出雷诺数越大,冷却效率越高。     

定向空心叶片的陶瓷型芯

随着发动机叶片冷效的提高，用于制造空心叶片的陶瓷型芯必须承受结构复杂、工作条件苛刻的压力。本文着重阐述了几种用于定向空心叶片陶瓷型芯材料的组成、性能及成形工艺特点。     

气膜冷却对涡轮叶片表面压力分布影响的试验研究

本文在中温，中压条件下，对有气膜冷却的复合式涡轮叶片的表面压力分布进行了试验研究。探讨叶片冷气流量比，气膜孔开设位置，燃气与冷气的绝对温度比对表面压力分布的影响。介绍了在中温，中压条件下，各冷却参数对涡轮叶片表面压力分布综合影响的试验研究结果。     

涡轮导叶综合冷效试验件设计及验证

为保证新研制的导向叶片在发动机上可靠工作,须先对其进行冷效试验,以验证气膜冷却的气动参数、几何参数对冷却效果及涡轮气动性能的影响。试验件结构设计中根据相似原则,采用单层干烧结构,并采用UG参数化建模和装配、间隙分析减小装配误差和干涉,提高了冷效试验效率。试验件内温度场、压力场较好,具有良好的耐温性、密封性;试验件设计中,配合更换试验件耐热材料,较常规水冷式试验件结构简单,且加工周期缩短一半,造价减少约60%。     

油冷涡轮动叶方案中旋转冷却效应分析

空气涡轮技术可用于超燃冲压发动机,解决燃料和电力供给问题,其面临的主要障碍是冷源受限条件下涡轮动叶的冷却措施。提出了一种用燃料作为冷却剂的油冷方案,对涡轮动叶进行冷却。针对该方案,建立了三维模型并通过数值模拟方法评估该方案的可行性,并研究了旋转条件下的流动换热问题。结果表明:油冷方案可以在基本不影响涡轮性能的基础上有效降低动叶温度;单个叶片用1g/s流量的燃料就能使叶片的温度大幅降低;高速转动下,冷却通道中压力最高可达114.5MPa;旋转效应增强了冷却通道中流动的湍流度,提高了冷却剂与叶片之间的对流换热系数。     

热载与进口气流条件对柱肋通道换热的影响

目前关于燃气涡轮叶片冷却的实验研究多数是在常温常压进口气流和低壁温条件下进行的,而实际燃气涡轮叶片的冷却气流为来自于压气机的高温高压空气,且涡轮叶片壁面热载（定义为加热壁面壁温与冷却气流进口温度之比）很高。为了掌握热载与进口气流条件对于涡轮叶片尾缘内部冷却通道的冷却效果的影响,本文在考虑空气物性随温度变化的情况下,采用数值模拟方法进行了相关的计算和分析。计算选取了两种进口气流条件（常温常压、高温高压）,热载为1.1-1.9,进口气流雷诺数为5×103-1×105。计算结果表明,进口气流雷诺数一定的情况下,随着热载的增大,通道内换热能力降低,流动阻力系数增大;与常温常压进口气流条件相比,高温高压进口气流条件导致通道努塞尔数降低,并且努塞尔数在高热载条件的降低更为显著;在进口气流雷诺数为60000的条件下,高温高压进口气流、热载为1.9的条件下通道的努塞尔数比与常温常压进口气流条件、热载为1.1条件下通道的努塞尔数降低了15.8%,且随着进口气流雷诺数的提高,通道换热的削弱程度进一步增大。本文的研究表明,涡轮叶片的冷却设计必须考虑叶片冷却的实际条件,并对实验数据结果进行合理修正。