發(fā)布時間：2021-08-30 16:43

　　渦輪葉片作為航空發(fā)動機內(nèi)部工作環(huán)境最為惡劣的部件之一,對其進行冷卻十分必要。復合冷卻作為一種高效的冷卻方式,在目前渦輪葉片內(nèi)廣泛使用。針對采用復合冷卻方式的某型號雙層壁葉片,本文利用熱色液晶瞬態(tài)測量技術(shù),研究了葉片內(nèi)部的換熱特性,著重分析了沖擊靶面在不同流量系數(shù)、不同幾何模型下的換熱規(guī)律。得到了不同流量系數(shù)下沖擊孔的換熱特性、擾流柱對沖擊靶面換熱程度的影響。通過研究發(fā)現(xiàn):沖擊靶面上射流滯止中心區(qū)域的努賽爾數(shù)最高,并且換熱高峰區(qū)隨著射流向四周發(fā)展。沖擊靶面的換熱強度并不均勻,由于氣膜孔的卷吸和溢流作用,使得氣膜孔四周存在局部換熱高峰區(qū)。沖擊靶面靠近葉頂處的努賽爾數(shù)高于靠近葉根處的努賽爾數(shù)。擾流柱對于葉片內(nèi)部的換熱產(chǎn)生十分顯著的影響,在典型工況下,針對沖擊靶面而言,擾流柱結(jié)構(gòu)的存在可以顯著降低沖擊靶面溫度分布的不均勻性,提高沖擊靶面的平均努賽爾數(shù)。在典型工況下（Cm=1.0）,對于葉片前緣、后腔壓力面和尾緣三個部分,當增加擾流柱結(jié)構(gòu)后,沖擊靶面的平均努賽爾數(shù)分別提高19.6%,32.5%和17.7%。對于前腔吸力面和前腔壓力面而言,增加擾流柱結(jié)構(gòu)后沖擊靶面平均努賽爾數(shù)分別提高20.6%和1... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

GE公司地面燃氣輪機[2]

南京航空航天大學碩士學位論文第一章 緒論1.1 研究背景航空發(fā)動機作為工業(yè)皇冠上的明珠，其生產(chǎn)和制造考驗著一個國家的裝備制造業(yè)是否發(fā)達 1.1~1.4 給出了幾種不同的燃氣輪機內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以看出其結(jié)構(gòu)十分復雜，所以，航空發(fā)動的研發(fā)十分艱難。隨著現(xiàn)代高性能發(fā)動機的不斷發(fā)展，以高推重比，低成本以及低油耗為指的新型發(fā)動機是未來發(fā)展的方向。有研究表明，考慮到發(fā)動機內(nèi)部的熱力循環(huán)，提高發(fā)動機重比的有效途徑是提高燃燒室出口氣流溫度。相關研究也表明，渦輪入口溫度每提高 55℃無形變的情況下，發(fā)動機的推力理論上將提高8%-13%左右，燃氣輪機循環(huán)效率將實現(xiàn)2%~4%增長[1]

1.1 研究背景航空發(fā)動機作為工業(yè)皇冠上的明珠，其生產(chǎn)和制造考驗著一個國家的裝備制造業(yè)是否發(fā)達圖 1.1~1.4 給出了幾種不同的燃氣輪機內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以看出其結(jié)構(gòu)十分復雜，所以，航空發(fā)動機的研發(fā)十分艱難。隨著現(xiàn)代高性能發(fā)動機的不斷發(fā)展，以高推重比，低成本以及低油耗為指標的新型發(fā)動機是未來發(fā)展的方向。有研究表明，考慮到發(fā)動機內(nèi)部的熱力循環(huán)，提高發(fā)動機推重比的有效途徑是提高燃燒室出口氣流溫度。相關研究也表明，渦輪入口溫度每提高 55℃當無形變的情況下，發(fā)動機的推力理論上將提高8%-13%左右，燃氣輪機循環(huán)效率將實現(xiàn)2%~4%的增長[1]圖 1.1 GE 公司地面燃氣輪機[2]圖 1.2 羅爾斯-羅伊斯 RB211 渦輪風扇發(fā)動機[3]

【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱色液晶標定和使用的影響因素[J]. 趙熙,徐國強,羅翔,馮野,王蕾.  航空動力學報. 2013(06)
[2]小沖擊間距下帶傾角沖擊凹柱面流場結(jié)構(gòu)實驗研究[J]. 沈瑾,繆國君,毛軍逵,劉震雄.  推進技術(shù). 2010(02)
[3]小間距單孔沖擊凸面靶板流場結(jié)構(gòu)實驗[J]. 毛軍逵,劉震雄,郭文.  航空動力學報. 2007(10)
[4]雙層殼型沖擊/氣膜結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱特性實驗[J]. 毛軍逵,劉震雄,郭文,江和甫.  推進技術(shù). 2007(03)
[5]液晶測溫法對平板氣膜冷卻的實驗研究[J]. 徐國強,田寧,陶智,丁水汀,羅翔,鄧宏武.  航空動力學報. 2007(05)
[6]雙層殼型沖擊/氣膜復合冷卻效果的實驗[J]. 劉震雄,毛軍逵,郭文,江和甫.  航空動力學報. 2007(02)
[7]不同光源條件下熱敏液晶色溫特性的實驗研究[J]. 韓振興,周嗣京,劉捷,劉石,劉建軍.  工程熱物理學報. 2005(S1)
[8]航空發(fā)動機渦輪葉片冷卻技術(shù)綜述[J]. 倪萌,朱惠人,裘云,許都純,劉松齡.  燃氣輪機技術(shù). 2005(04)
[9]沖擊加多斜孔雙層壁冷卻方式流量系數(shù)研究[J]. 許全宏,林宇震,劉高恩.  推進技術(shù). 2000(05)

碩士論文
[1]渦輪葉片內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)的流動與換熱特性研究[D]. 李希軍.南京航空航天大學 2014
[2]沖擊冷卻流動與換熱特性的數(shù)值模擬研究[D]. 陳昌將.哈爾濱工程大學 2012
[3]旋轉(zhuǎn)條件下雙層沖擊/氣膜復合冷卻結(jié)構(gòu)的機理性研究[D]. 王小平.南京航空航天大學 2007



本文編號：3373140