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工程热物理学报 2022年第12期43卷 3364-3373页

作者：桑润轩龙芸陈小虎王玉璋上海交通大学机械与动力工程学院动力机械与工程教育部重点实验室上海200240

由于大气等离子喷涂(APS)钇稳定氧化锆(YSZ)热障涂层的材料与工艺问题,在制备完成后其表面往往存在一定粗糙度,这种粗糙度在服役过程中会因涂层的退化行为而发生改变,并对冷却气膜的流动行为与涂层的换热特性造成影响。本文基于快速傅... 详细信息

由于大气等离子喷涂(APS)钇稳定氧化锆(YSZ)热障涂层的材料与工艺问题,在制备完成后其表面往往存在一定粗糙度,这种粗糙度在服役过程中会因涂层的退化行为而发生改变,并对冷却气膜的流动行为与涂层的换热特性造成影响。本文基于快速傅里叶变换算法(FFT)与孔隙-裂纹-颗粒微观结构重建算法(PCPMR)对含不同表面粗糙度(R_(q)=0.0~10.0μm)的热障涂层模型进行了数值重构,基于双分布函数格子玻尔兹曼算法(ddf-lbm)研究了含粗糙度的热障涂层表面的换热特性与附近气膜的流动特性。研究表明,粗糙度使冷却气膜的速度边界明显上移,在粗糙结构周围产生涡结构,法向速度波动增大,流动稳定性降低。粗糙度增大了涂层表面的温度不均匀性与换热强度。相比平滑涂层,R_(q)=10.0μm的粗糙度使涂层表面摩擦力增大20.67%,对流换热强度提高12.02%,这将恶化涂层的隔热性能,缩短其服役寿命。

关键词：热障涂层表面粗糙 ddf-lbm 流动换热

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基于机器视觉的热障涂层内部裂纹在线检测方法及传热特性研究

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热能动力工程 2021年第9期36卷 201-208,227页

作者：龙芸史历程王慧杰王玉璋上海交通大学机械与动力工程学院动力机械及工程教育部重点实验室上海200240 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 中国船舶集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

燃气轮机服役过程中,热障涂层(以下简称涂层)内部裂纹萌生和扩展是导致涂层失效的主要原因。通过数值重构方法获得了含不同长度裂纹的热障涂层(TBCs)微结构,基于耦合双分布格子波尔兹曼方法(ddf-lbm)建立了热障涂层与冷却气膜流动传热模... 详细信息

燃气轮机服役过程中,热障涂层(以下简称涂层)内部裂纹萌生和扩展是导致涂层失效的主要原因。通过数值重构方法获得了含不同长度裂纹的热障涂层(TBCs)微结构,基于耦合双分布格子波尔兹曼方法(ddf-lbm)建立了热障涂层与冷却气膜流动传热模型,研究了热障涂层内部和表面温度分布特性。结果表明:出现裂纹会极大地改变涂层的温度分布情况,增加涂层温度不均匀性,造成局部烧结,进一步产生应力集中,极易导致涂层分层断裂,从而影响其耐久性。同时,基于耦合检测算法(GEMSS)通过大量机器学习训练,提出了热障涂层内裂纹定位和长度估算的在线检测评估方法。该方法能有效确定裂纹位置,高精度估算裂纹长度,为高温叶片在线健康度评估和寿命预测提供理论基础和技术支撑。

关键词：热障涂层内部裂纹温度场 ddf-lbm GEMSS

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