带热障涂层发动机气冷涡轮叶片温度场研究

作     者：王应龙 杨晶晶 

作者机构：中国航发四川燃气涡轮研究院 西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室 

出 版 物：《机械科学与技术》 (Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering)

年 卷 期：2021年

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金国际合作重点项目(1171101165) 

主　　题：涡轮叶片 热障涂层 内流冷却通道 温度场 

摘      要：本文研究了含内流冷却通道和热障涂层航空发动机涡轮叶片在高温高速流场中的温度分布规律。通过计算流体力学和有限元法，对航空发动机涡轮叶片及周围流场进行了流固耦合数值研究，重点考察了带涂层涡轮叶片前缘、尾缘及冷却通道边缘处的冷却效果。结果表明，叶片前缘处为热障涂层的工作不良点，叶片内部冷却通道边缘存在温度的最低值，未来可将叶片前缘与尾缘涂层进行加厚设计；热障涂层的隔热效果对涡轮入口温度较敏感，随入口温度的升高而增大，但隔热效率会因温度过高而达到极限，隔热效率保持在24%左右；叶片表面最大换热系数与外流场入口速度成正相关，比例约为8.57，隔热效果随外流场速度增高而降低。