气膜冷却共轭传热性能对CMAS颗粒沉积规律影响研究

作     者：陈小虎 刘勋 王玉璋 翁史烈 CHEN Xiao-hu;LIU Xun;WANG Yu-zhang;WENG Shi-lie

作者机构：上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所黑龙江哈尔滨150078 

出 版 物：《热能动力工程》 (Journal of Engineering for Thermal Energy and Power)

年 卷 期：2021年第36卷第10期

页      面：1-10页

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家科技重大专项(2017-Ⅰ-0007-0008) 

主　　题：涡轮叶片 CMAS沉积 共轭传热 沉积特性 

摘      要：基于颗粒速度、温度、粘度和组分之间的函数关系以及与壁面的碰撞、反弹、粘附和去除机制,建立了CMAS(CaO-MgO-Al;O;-SiO;)颗粒在涡轮叶片表面沉积的数学模型,研究了不同吹风比0≤M≤2和粒径下气膜冷却共轭传热性能对气膜冷却有效度、CMAS沉积效率和沉积规律的影响规律。结果表明:当吹风比为0≤M≤2时考虑共轭传热的平均气膜冷却有效度随吹风比非线性增大,M1.5时气膜孔下游出现明显的对转涡对和冷却剂射流分离;气膜孔出口存在被CMAS堵塞的潜在风险,小吹风比时气膜孔被严重堵塞,大吹风比时气膜孔间以及下游气膜覆盖间隙处形成典型的扇形周期性沉积犁沟,CMAS沉积效率随吹风比的增大而减小;分析工况下,随着粒径增大沉积效率显著降低,粒径为4μm时沉积效率最大,可达28.5%。