阵列射流冲击冷却局部对流换热特性的数值计算与实验研究

运用数值计算的方法对具有初始横流的阵列射流在不同的排列方式、不同的冲击间距和不同的横流/射流质量流量比下的流动换热进行了三维数值研究,并采用热色液晶测试技术对阵列射流冲击的冷却表面温度分布进行了试验研究,获得了每一股射流的冲击冷却局部对流换热系数分布的特征。研究结果表明本文的计算结果与实验特征是基本吻合的。     

EB-PVD沉积Ni-Cr-Al合金的组织和力学性能的研究

利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)方法制备出厚度为0.5mm的Ni-Cr-Al高温合金。研究了该合金在制备状态和长期时效后的显微组织及其力学性能。结果表明,制备态合金表面的晶粒尺寸约为185nm,并且材料断面呈层状结构。合金在760℃下时效16h,72h和120h后,材料断面的层状结构消失,且明显看到晶粒的存在。合金时效16h后,在靠近基板一侧形成柱状晶,但远离基板一侧为等轴晶。760℃长时间时效形成的主要强化相为γ'相。断口结果表明,制备态合金室温断口为混合型断口,接近基板一侧发生沿柱状晶边界的脆性断裂,而在另一侧为韧窝为主的韧性断裂。材料经长时间的真空时效后,断口由脆性断口转变为韧性断口。合金的室温显微硬度随时效时间的增加而下降,这是由于γ'相不断长大所引起。与制备态合金相比,时效后合金的力学性能明显改善。     

DD6单晶合金的高温低周疲劳机制

本文研究了两种高温条件下三种多滑移取向的镍基单晶合金DD6的高温低周疲劳机制。结果表明,DD6合金低周疲劳裂纹以不同的机制在试样表面及亚表面上萌生,萌生位置与试验过程中的塑性应变幅及温度有关。对于[001]取向,760℃和980℃温度条件的裂纹扩展面分别为沿{111}面的结晶学断裂面以及非结晶学断裂面。撕裂棱、裂纹前端微裂纹的桥接等因素是阻滞主裂纹扩展的主要机制。      

高稳晶振的秒级频率稳定度的测量

介绍了在不同的条件下，对高稳晶振的秒级频率稳定度进行测量的方法。     

射流冲击换热系数的高精度热色液晶测试

采用高精度热色液晶测试技术对阵列射流冲击的冷却表面局部换热系数分布进行试验研究。研究了射流冲击间距、射流孔排列方式和初始横流等因素对换热特性的影响。热图像真实地反映出每一股射流的冲击冷却局部换热特征。热色液晶用于换热系数分布的定性和定量测试是非常有效的。     

铝铜铁准晶抗高温氧化行为的研究

利用真空非自耗电弧炉制备了 Al6 2 .5Cu2 5Fe1 2 .5合金。采用 X射线 ,扫描电镜及热重方法对Al-Cu-Fe准晶的结构及恒温氧化行为进行了分析。研究结果表明 :Al-Cu-Fe准晶具有优良的抗氧化性。原因是氧化使铝元素向准晶表面扩散并富集 ,形成一层薄而致密的 Al2 O3氧化膜 ,从而延缓了氧化速度。在 80 0℃下 ,Al6 2 .5Cu2 5Fe1 2 .5准晶的氧化动力学符合抛物线规律。首次原位观察了 Al-Cu-Fe准晶在等温氧化过程中形貌变化 ,发现在 70 0℃和 80 0℃氧化时 Al-Cu-Fe准晶表面具有明显不同。通过等温氧化增重实验定量比较了 Al6 2 .5Cu2 5Fe1 2 .5准晶粉末与其它 Al-Cu-Fe系晶体合金的抗氧化性能 ,结果表明 Al-Cu-Fe准晶相抗氧化性能最好 ,说明准晶结构对其氧化行为具有重要影响     

双参数传热实验的液晶瞬态测量不确定度分析

以气膜冷却为例,利用多元隐函数求导的方法推导了双参数传热实验中采用液晶进行瞬态测量时的双参数不确定度计算关系式,采用不确定度传递系数研究了双参数不确定度与温度测量不确定度的关系,得到了不确定度传递系数随主流及二次流无量纲温度的变化曲线,分析了主流及二次流无量纲温度参数对双参数测量不确定度的影响.结果表明,提高主流温度或者增大两次测量中二次流的温差可以减小实验双参数测量不确定度.      

窄通道内冲击冷却局部换热特性的瞬态液晶测量

 为了深入了解涡轮叶片中冲击窄通道内的换热特性,采用热色液晶瞬态测量技术测量了冲击窄通道内全表面换热系数,获得了不同冲击雷诺数Re、相对冲击孔间距S/d以及有无气膜孔出流时通道内各表面的换热系数分布规律。结果表明：冲击通道内各个面的换热系数均随雷诺数的增加而增加,其中冲击靶面的平均换热系数最大,在雷诺数较大时,冲击面的平均换热系数要比冲击侧面的大;气膜孔出流和相对冲击孔间距增大均会使冲击侧面和冲击面的平均换热系数明显减小,而对冲击靶面平均换热系数的影响却较小;各个面上受气流直接冲击的区域换热系数最大,同时冲击孔和气膜孔附近区域的换热系数也很大。     

基于瞬态液晶测量技术的收缩-张形孔气膜冷却特性

采用一种进行全表面测量的瞬态液晶测量技术测量了新型气膜孔（收缩-张形孔）的气膜冷却特性,研究了动量比对冷却效率和换热系数的影响,并与传统的圆柱形孔气膜冷却特性进行了对比,结果表明：收缩-扩张形孔中心线附近区域的冷却效率相对较低,而两孔之间区域的冷却效率相对较高,与圆形孔分布规律相反;在上游区域,两孔中间区域的换热系数比相对孔中心线附近区域较高,而在下游区域,两孔中间区域的换热系数比相对孔中心线附近又较低,与圆形孔相比也有较大不同。相对于圆柱形孔,收缩缝形孔的平均换热系数比在上游较高,在下游较低;收缩-扩张形孔喷出气膜对下游壁面区域的有效覆盖率远大于圆柱形孔,其展向平均冷却效率明显高于圆柱形孔;收缩-扩张形孔在动量比为2时的平均冷却效率最高。     

旋转状态下孔排构型气膜冷却特性实验研究

 通过对旋转状态下带有孔排构型平板叶片模型表面的气膜冷却换热特性进行实验研究,得到了不同吹风比、旋转数、主流雷诺数和密度比情况下气膜孔下游流向位置上绝热效率的变化规律,同时提出了一个新的用于评价气膜冷却效果优劣的无量纲参数——有效覆盖率(EAR)。实验采用空气和二氧化碳作为冷却工质,利用热色液晶测温（TLC）技术对测试表面的二维温度场进行测量,并通过旋转拍照系统对液晶图片进行即时采集。研究结果表明,吹风比对旋转状态下二次流的流动形态起着决定性作用。随着吹风比的增大,二次流经历了附壁流动、分离流动和分离再附壁流动3种形态。当旋转数增大时,吸力面和压力面上的绝热效率呈现先上升后下降趋势,且压力面上整体绝热效率要高于吸力面对应值。主流雷诺数的增大导致壁面绝热效率出现降低趋势,但整体冷却效果变化不大;冷气对主流密度比的增大则有助于壁面冷却效果的改善。此外,EAR可以对不同工况下的壁面气膜冷却效果进行量化比较和评判,因而极具工程推广价值。