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《帶有熱障涂層渦輪葉片前緣氣熱耦合數(shù)值研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、第52卷第1期汽輪機(jī)技術(shù)Vo1．53No．12011年2月TURBINETECHNOLOGYE出．2011帶有熱障涂層的渦輪葉片前緣氣熱耦合數(shù)值研究周鴻儒，顧忠華，韓萬(wàn)金，劉占生(1哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱150001；2哈爾濱動(dòng)力設(shè)備股份有限公司，哈爾濱150040)摘要：采用氣熱耦合的數(shù)值計(jì)算方法以及考慮轉(zhuǎn)捩的湍流模型，對(duì)采用熱障涂層技術(shù)的某型氣冷渦輪葉片前緣傳熱進(jìn)行了數(shù)值研究。結(jié)果表明，由于熱障涂層的高絕熱性，熱障涂層一方面大幅提高葉片的抗氧化和抗熱腐蝕的能力，另一方面配合高效的冷卻技術(shù)
2、，可以降低金屬葉片的工作溫度和葉片內(nèi)的溫度梯度。關(guān)鍵詞：渦輪；氣熱耦合；氣膜冷卻；葉片；熱障涂層分類號(hào)：TK47文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—5884(2011)01—0036-04NumericalInvestigationofConjugateHeatTransferonaGasTurbineBladewithTBC—coatedatLeadingEdgeZHOUHong—ru，GUZhonghua，HANWan-jin，LIUZhan—sheng(1SchoolofEnergyScienceandE
3、ngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China；2HarbinPowerEquipmentCompany，Harbin150040，China)Abstract：Usingthenumericalcomputationmethodofconjugateheattransferandtransitionturbulencemodel，heattransfernumericalinvestigationontheair—coolingturbin
4、ebladewiththermalbarriercoatingattheleadingedgeiscarriedout．Theresultsshowthat，becauseofthehighheat—insulatingpropertyofthermalbarriercoating，itisabletoimprovetheabilityofresistancetooxidationandhotcorosioninalargedegree．Withthecombinationofeficientcoolingt
5、echnologies，thermalbarriercoatinghastheabilitytoreducetheworkingtemperatureandthetemperaturegradientwithinthebladewallforitsgoodheatinsulationpefornlanee．Keywords：turbine；COnjugateheattransfer；film-cooling；blade；TBC本文采用氣熱耦合的數(shù)值計(jì)算方法以及考慮轉(zhuǎn)捩的湍0前言流模型，模擬了葉片表面添加熱障涂
6、層的渦輪葉片的傳熱過(guò)程，指出由于熱障涂層的高絕熱性，熱障涂層能夠大幅提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件冷卻技術(shù)的主要目的：一是降低熱葉片的抗氧化和抗熱腐蝕的能力，同時(shí)，配合高效的冷卻技端部件表面溫度使其滿足材料持久強(qiáng)度和壽命的要求，二是術(shù)，熱障涂層可以起到降低金屬葉片的工作溫度和葉片內(nèi)的減少熱端部件的溫度梯度以降低熱應(yīng)力水平。航空燃?xì)鉁u溫度梯度的作用。輪發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件熱防護(hù)的主要技術(shù)主要包括兩個(gè)方面：一是采用空氣等介質(zhì)進(jìn)行有效的冷卻，二是采用耐高溫材料進(jìn)1計(jì)算模型和實(shí)驗(yàn)工況行隔熱。但是有專家認(rèn)為在可見(jiàn)的將來(lái)，采用空氣作為
7、冷卻介質(zhì)的冷卻方式仍然是航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱防護(hù)的主要手段。NASA的Turner和Hyhon等對(duì)帶有前緣氣膜冷卻的在渦輪高溫合金葉片基體表面與高溫燃?xì)忾g噴涂熱障C3X高壓渦輪葉片進(jìn)行了傳熱和氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)，本文選用文獻(xiàn)涂層(Thermalbarriercoatings)，熱障涂層一般由金屬黏結(jié)層[6]中的4313號(hào)實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行數(shù)值模擬，實(shí)驗(yàn)邊界條件參數(shù)(形成AL0，保護(hù)膜)和隔熱陶瓷層(通常為YO部分穩(wěn)定見(jiàn)表1。葉片前部有5排氣膜冷卻孔(c1～c5)，每排有10的ZrO，)組成，采用等離子火焰噴涂或者電子束物理沉積涂個(gè)或
8、9個(gè)間隔排列的直徑d：0．99mm的圓柱型冷卻孑L，冷層工藝等方法黏附在葉片的表面上，隔熱陶瓷具有熔點(diǎn)高和卻孔與徑向成45。角，在弦向與前緣壁面垂直，排間距為4d，抗熱沖擊的特性，可以提高渦輪葉片抗氧化和抗熱腐蝕的能孔間距為7．5d。葉片內(nèi)部有l(wèi)O個(gè)徑向圓管型冷卻通道，計(jì)力，同時(shí)降低葉片溫度，延長(zhǎng)葉片的工作壽命，據(jù)文獻(xiàn)介紹應(yīng)算模型流體和固體部分的網(wǎng)格劃分都采用分塊結(jié)構(gòu)化六面用現(xiàn)有的冷卻技術(shù)，施加熱障
