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具有热障涂层的导向叶片耦合数值研究

航空动力学报 2017年第10期32卷 2394-2402页

作者：胡冰城王建华徐华昭吴伟龙徐景亮中国科学技术大学热科学和能源工程系合肥230027 中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所沈阳110015

利用气固耦合换热方法,对具有热障涂层(TBC)的、高度一体化的一级透平导向叶片的流动和换热特性进行了数值研究。结果表明:在接近真实透平高温高压运行的环境下,TBC对于叶栅通道的气动特性影响可以忽略不计;在冷气流量被减少的情况下,TB... 详细信息

利用气固耦合换热方法,对具有热障涂层(TBC)的、高度一体化的一级透平导向叶片的流动和换热特性进行了数值研究。结果表明:在接近真实透平高温高压运行的环境下,TBC对于叶栅通道的气动特性影响可以忽略不计;在冷气流量被减少的情况下,TBC在叶片前缘依然可以明显降低叶片金属表面温度和传热系数;但是,随着冷气流量的减少,TBC的作用在压力面尾缘急剧下降,在吸力面尾缘缓慢下降。对3个高度截面的平均金属温度定量比较得出:在同等冷却效率的条件下,厚度为0.15mm的TBC可以节约20%~30%的冷气流量。

关键词：热障涂层(TBC) 导向叶片冷却耦合换热高度一体化

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一类冷却导向叶片的多学科设计优化

航空动力学报 2008年第11期23卷 1982-1987页

作者：宋迎东张福军岳珠峰蔡显新南京航空航天大学能源与动力学院南京210006 中国航空动力机械研究所株洲412002 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

提出含冲击、孔排及尾缘劈缝气膜、扰流柱复合冷却方式的燃气涡轮导向叶片多学科设计优化的一种方法.介绍了研究对象的结构特点、换热系数计算方法并给出了部分计算公式.建立了一种一类冷却导向叶片的多学科设计优化模型,以某燃气涡轮... 详细信息

提出含冲击、孔排及尾缘劈缝气膜、扰流柱复合冷却方式的燃气涡轮导向叶片多学科设计优化的一种方法.介绍了研究对象的结构特点、换热系数计算方法并给出了部分计算公式.建立了一种一类冷却导向叶片的多学科设计优化模型,以某燃气涡轮导向叶片为例,进行了多学科设计优化,获得了较好的效果.

关键词：燃气涡轮导向叶片冷却多学科优化设计

SiC_(f)/SiC复合材料涡轮导向叶片研究进展

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复合材料学报 2023年第8期40卷 4342-4354页

作者：焦健孙世杰焦春荣杨金华杨瑞刘虎中国航发北京航空材料研究院先进复合材料科技重点实验室北京100095

随着航空发动机性能进一步提升,急需发展新型轻质、耐高温、长寿命的陶瓷基复合材料导向叶片,以解决目前高温合金材料使用温度达到极限的问题。本文从导向叶片服役环境特点、材料特点、制造工艺、考核验证方法及无损检测技术等方面系统... 详细信息

随着航空发动机性能进一步提升,急需发展新型轻质、耐高温、长寿命的陶瓷基复合材料导向叶片,以解决目前高温合金材料使用温度达到极限的问题。本文从导向叶片服役环境特点、材料特点、制造工艺、考核验证方法及无损检测技术等方面系统的综述了目前国内外SiC_(f)/SiC复合材料导向叶片研究进展情况,以期为国内航空发动机领域陶瓷基复合材料导向叶片的相关研究工作提供一定的参考。

关键词：陶瓷基复合材料航空发动机导向叶片无损检测 SiC_(f)/SiC

热电偶涂层对导向叶片温度测量影响的数值研究

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西北工业大学学报 2020年第1期38卷 95-103页

作者：关鹏艾延廷徐毅赵明田晶西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁沈阳110136 中国航发四川燃气涡轮研究院四川江油621703

为分析涂层测温结构对航空发动机涡轮导向叶片表面温度测量精度的影响,建立了测温结构的数学模型。以热流耦合理论为基础,采用SST-γ-θ湍流模型求解动量和能量方程,研究了涂层位置、涂层厚度和前缘形状对叶片待测区域温度的影响。研究... 详细信息

为分析涂层测温结构对航空发动机涡轮导向叶片表面温度测量精度的影响,建立了测温结构的数学模型。以热流耦合理论为基础,采用SST-γ-θ湍流模型求解动量和能量方程,研究了涂层位置、涂层厚度和前缘形状对叶片待测区域温度的影响。研究表明:考虑转捩的SST-γ-θ具有较好的数值计算精度,其温度计算结果与试验误差不超过10%;当涂层前缘位于转捩点附近时,涂层对测量精度的影响较大;与叶盆中部和叶背前缘相比,涂层对叶背中部和叶背尾缘的测温精度影响较小;当涂层厚度小于总温边界层厚度时,测量精度几乎不受影响;将涂层前缘加工成圆角可以有效减小涂层对叶盆面测温精度的影响。

关键词：导向叶片热电偶涂层测量误差温度场共轭传热

基于改进CLAHE的航空发动机导向叶片DR图像增强

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航空动力学报 2022年第7期37卷 1425-1436页

作者：冯雄博陈曦闵慧娜吴伟王树鹏邬冠华南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063 中国航空发动机集团有限公司沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110043

为了解决航空发动机导向叶片数字射线(DR)检测图像信息动态范围大、对比度低、细节信息不明显,缺陷区域难以识别的问题,提出一种改进型限制对比度自适应直方图均衡化(CLAHE)算法。采用CLAHE增强导向叶片DR图像对比度,同时引入基于空间... 详细信息

为了解决航空发动机导向叶片数字射线(DR)检测图像信息动态范围大、对比度低、细节信息不明显,缺陷区域难以识别的问题,提出一种改进型限制对比度自适应直方图均衡化(CLAHE)算法。采用CLAHE增强导向叶片DR图像对比度,同时引入基于空间均值滤波器的Gaussian掩模处理,进行DR图像降噪,提取DR图像的低频信息;采用CLAHE增强的图像与提取的DR图像低频信息线性做差,突出DR图像的高频细节信息;与CLAHE增强的图像线性叠加,进一步提高了DR图像的对比度,实现导向叶片DR图像增强。依据图像基本空间分辨率(SRB)、信噪比(SNR)、灰度平均值对DR图像增强效果进行评价。结果表明:改进的CLAHE算法,可以同时将表征SRB的D13双丝线对应的调制深度值从49.17%提高到了56.08%,整体灰度平均值从32400.66增加到了38684.43,02号微小裂纹缺陷的SNR从14.10提升到了15.16。结果显示优化的CLAHE算法,相比自适应直方图均衡化(AHE)等4种经典的航空发动机导向叶片DR图像增强算法,不仅提高了平坦区域对比度,突显了边缘细节信息,而且有效提升了微小缺陷的视觉效果。

关键词：数字射线(DR)图像微小缺陷导向叶片限制对比度自适应直方图均衡化(CLAHE) 图像增强

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高压涡轮导向叶片裂纹分析

材料工程 1998年第12期26卷 35-38页

作者：赵爱国钟培道习年生陶春虎中国航空工业总公司失效分析中心

对某发动机高压涡轮导向叶片裂纹的性质和产生原因进行了分析。结果表明，导向器叶片裂纹的性质属典型的热疲劳断裂失效。引起该发动机导向叶片热疲劳断裂失效的主要原因是试验温度偏高，温度场分布不均、排气边冷却效果不良也是影响叶... 详细信息

对某发动机高压涡轮导向叶片裂纹的性质和产生原因进行了分析。结果表明，导向器叶片裂纹的性质属典型的热疲劳断裂失效。引起该发动机导向叶片热疲劳断裂失效的主要原因是试验温度偏高，温度场分布不均、排气边冷却效果不良也是影响叶片开裂的因素。

关键词：导向叶片裂纹失效分析热疲劳航空发动机

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带单排气膜孔导向叶片前缘气膜冷却实验研究

西北工业大学学报 2008年第3期26卷 353-356页

作者：朱惠人廖乃冰李广超许都纯西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

针对导向叶片前缘结构的特点,建立了前缘气膜冷却实验台,实验模型由半圆柱面和2个平板组成,在距离滞止线2倍气膜孔直径位置布置了1排气膜孔。详细地测量了动量比对前缘径向平均换热系数和冷却效率的影响。二次流与主流密度比为1.5。动... 详细信息

针对导向叶片前缘结构的特点,建立了前缘气膜冷却实验台,实验模型由半圆柱面和2个平板组成,在距离滞止线2倍气膜孔直径位置布置了1排气膜孔。详细地测量了动量比对前缘径向平均换热系数和冷却效率的影响。二次流与主流密度比为1.5。动量比变化范围为0.5-4。主流在前缘位置的湍流度为0.4%和8%。研究结果表明,随着动量比的增加,换热系数增加,冷却效率减小。低动量比时气膜冷却使热负荷减少,高动量比时气膜冷却使热负荷增加。

关键词：导向叶片气膜冷却换热系数冷却效率热负荷实验

DD6单晶高温合金导向叶片定向凝固过程数值模拟

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材料工程 2011年第11期39卷 58-61,67页

作者：谢洪吉李嘉荣金海鹏刘世忠熊继春北京航空材料研究院先进高温结构材料国防科技重点实验室北京100095

建立涡轮导向叶片三维实体模型,采用有限元软件ProCAST对DD6单晶高温合金导向叶片凝固过程温度场进行数值模拟;测试DD6单晶高温合金导向叶片不同位置凝固过程的温度变化。结果表明:数值模拟结果与实测结果偏差小于5%,吻合良好;导向叶片... 详细信息

建立涡轮导向叶片三维实体模型,采用有限元软件ProCAST对DD6单晶高温合金导向叶片凝固过程温度场进行数值模拟;测试DD6单晶高温合金导向叶片不同位置凝固过程的温度变化。结果表明:数值模拟结果与实测结果偏差小于5%,吻合良好;导向叶片叶身的温度梯度大部分保持在25～45℃/cm范围内,缘板处温度梯度约为35℃/cm,导向叶片具有较大温度梯度,其等温线倾斜分布。

关键词： DD6 导向叶片数值模拟温度场

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WJ5发动机导向叶片失效分析

材料工程 1997年第12期25卷 42-44页

作者：王洪媛郑运荣北京航空材料研究院

对ＷＪ５发动机机导向叶片的断裂失效进行了分析。结果表明：严重的热腐蚀是造成叶片失效的原因。

关键词：导向叶片失效分析热腐蚀航空发动机断裂