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航空发动机GH3230高温合金层板结构TLP扩散焊接制备及力学性能研究
1
作者 曲文卿 张斯涵 +4 位作者 吕彦龙 滕俊飞 汪淼 杨文静 庄鸿寿 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第3期24-29,共6页
随着更高推重比需求的不断提高,航空发动机热端部件不仅需要耐高温材料,更需要冷却效率更高的结构形式,本文采用自主研制的KNiCr–5中间层在1200℃保温4 h的工艺条件下TLP扩散焊接制备了GH3230高温合金多孔层板冷却结构,测试了层板结构... 随着更高推重比需求的不断提高,航空发动机热端部件不仅需要耐高温材料,更需要冷却效率更高的结构形式,本文采用自主研制的KNiCr–5中间层在1200℃保温4 h的工艺条件下TLP扩散焊接制备了GH3230高温合金多孔层板冷却结构,测试了层板结构模拟件的焊接质量和接头力学性能。超声检测结果表明,层板模拟件所有柱形结构(扰流柱)与底板(冲击板)焊接完好,未发现任何缺陷。焊缝形成了均匀的固溶体组织,无任何化合物相、裂纹和孔洞缺陷存在。室温/950℃高温拉伸测试结果表明,层板板柱结构模拟件和GH3230高温合金棒材对接结构全部断裂在GH3230高温合金基体,焊缝强度均明显高于GH3230高温合金。高温拉伸断裂试件的延伸率高达52%,薄板焊缝90°三点弯曲后无开裂,微观观察无裂纹等缺陷,表明了焊缝具有优异塑性。优异的焊接质量和性能保证了焊缝结构承受高温载荷时能达到GH3230高温合金基体的传热和承力性能,避免了焊缝成为整个层板结构薄弱环节。 展开更多
关键词 GH3230高温合金 多孔层板冷却结构 TLP扩散焊 微观组织 力学性能 室温/高温
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层板结构冷却有效性的研究 被引量：10
2
作者 郁新华 全栋梁 +2 位作者 刘松龄 许都纯 胡主根 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期615-622,共8页
基于一维多孔材料内传热理论,建立层板冷却的理论模型,应用由实验获得的各种层板结构的流阻和换热特性,由层板两侧的压差估算通过层板的冷气流量和层板结构的冷却有效性。对影响层板冷却有效性的因素进行分析,为层板的设计起到指导作用... 基于一维多孔材料内传热理论,建立层板冷却的理论模型,应用由实验获得的各种层板结构的流阻和换热特性,由层板两侧的压差估算通过层板的冷气流量和层板结构的冷却有效性。对影响层板冷却有效性的因素进行分析,为层板的设计起到指导作用。在相同吹风比下,双层层板要比单层层板冷却有效性高,而三层层板与双层层板之间的差别不大。通过与传统气膜冷却方式的比较,可以发现,层板冷却具有以较少的空气达到较高的冷却效果的巨大潜力。 展开更多
关键词 层板结构 冷却 边界条件 换热模型 吹风比
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Ti-6Al-4V合金多层板结构的超塑成形/扩散连接工艺研究 被引量：20
3
作者 韩文波 张凯锋 王国峰 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2005年第6期29-32,51,共5页
采用气压成形方法对多层板结构件进行了超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术研究。研究表明,最佳的扩散连接工艺参数为:连接温度T=930℃,连接时间t=30m in,连接压力P=10MPa。对连接试件的微观组织进行了观察,显示在界面处形成良好的连接。最... 采用气压成形方法对多层板结构件进行了超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术研究。研究表明,最佳的扩散连接工艺参数为:连接温度T=930℃,连接时间t=30m in,连接压力P=10MPa。对连接试件的微观组织进行了观察,显示在界面处形成良好的连接。最佳的成形参数为:成形温度Tf=930℃,成形压力Pf=0.6MPa,成形时间tf=55m in。最后对成形后的板厚分布进行了研究。 展开更多
关键词 超塑成形/扩散连接 多层板结构 TI-6AL-4V合金
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Ti2AlNb合金多层板结构超塑成形/扩散连接数值模拟及试验研究 被引量：5
4
作者 刘雨生 李萍 +2 位作者 王斌 李贝贝 薛克敏 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期43-49,共7页
研究内容为Ti2Al Nb合金多层板结构的超塑成形/扩散连接(Superplastic forming/diffusion bonding,SPF/DB)工艺。采用恒应变速率法对Ti2Al Nb热轧板材进行单向拉伸试验,得到最佳超塑成形条件如下:变形温度=940℃,应变速率=0.000 5 s–1... 研究内容为Ti2Al Nb合金多层板结构的超塑成形/扩散连接(Superplastic forming/diffusion bonding,SPF/DB)工艺。采用恒应变速率法对Ti2Al Nb热轧板材进行单向拉伸试验,得到最佳超塑成形条件如下:变形温度=940℃,应变速率=0.000 5 s–1。利用MARC有限元软件对Ti2Al Nb合金多层板结构的超塑成形过程进行数值模拟,预测构件的壁厚分布情况和可能产生的缺陷。进行三层板和四层板结构的SPF/DB试验,采用优化的压力-时间曲线进行超塑成形的压力加载,扩散连接工艺参数如下:温度=940℃,压力p=10 MPa,时间t=180 min。结果表明,三层板结构在面板出现明显的沟槽现象,沟槽的深度为4.49mm,宽度为8.85 mm;四层板结构成形效果较好,表面平整,无褶皱、沟槽等缺陷;对扩散连接处的微观组织进行观察,显示扩散界面的连接质量良好。研究结果为Ti2A1Nb合金在航空航天复杂薄壁夹层结构件的制造方面提供了参考依据。 展开更多
关键词 超塑成形/扩散连接 多层板结构 壁厚分布 压力-时间曲线 数值模拟
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层板结构内部流场数值模拟研究 被引量：6
5
作者 郁新华 全栋梁 +1 位作者 刘松龄 胡主根 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期534-539,共6页
在已经研究的层板换热特性的基础上,通过对层板结构内部流场的数值模拟研究,有助于理解层板内部复杂流动的情况,从而揭示层板内部换热强弱的机理。根据B、C两种类型结构的层板研究表明:在扰流柱柱面附近区域速度最大,这有利于热交换;扰... 在已经研究的层板换热特性的基础上,通过对层板结构内部流场的数值模拟研究,有助于理解层板内部复杂流动的情况,从而揭示层板内部换热强弱的机理。根据B、C两种类型结构的层板研究表明:在扰流柱柱面附近区域速度最大,这有利于热交换;扰流柱柱高的改变对流场影响较大,而且对换热也带来明显的影响。将数值模拟结果与实验进行对比发现,数值模拟换热系数的分布规律基本与实验相一致,误差也在可接受的范围内。 展开更多
关键词 层板结构 扰流柱 N—S方程 数值模拟 换热
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钛合金四层板结构超塑成形/扩散连接工艺 被引量：8
6
作者 王斌 刘雨生 李萍 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期51-55,共5页
对Ti2AlNb钛合金四层板夹层结构超塑成形/扩散连接(SPF/DB)进行研究,模拟分析板料在成形过程中的等效应变和壁厚分布规律,优化了压力-时间曲线,为实验提供理论指导和压力加载依据;采用Ti2AlNb热轧板进行SPF/DB实验,对比分析不同工艺参... 对Ti2AlNb钛合金四层板夹层结构超塑成形/扩散连接(SPF/DB)进行研究,模拟分析板料在成形过程中的等效应变和壁厚分布规律,优化了压力-时间曲线,为实验提供理论指导和压力加载依据;采用Ti2AlNb热轧板进行SPF/DB实验,对比分析不同工艺参数对成形效果的影响。结果表明,当采用优化的压力-时间曲线进行超塑成形加载,且扩散连接的温度940℃、时间180min、压力10MPa时,成形效果良好,直立加强筋处扩散连接充分,接头处的焊合率达到90%。 展开更多
关键词 超塑成形/扩散连接 四层板结构 Ti2 AlNb合金 压力-时间曲线
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发汗冷却层板结构的受热皱损分析 被引量：2
7
作者 刘伟强 孙文胜 +1 位作者 张峰 张擘毅 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期241-244,共4页
针对液体火箭发动机层板发汗冷却推力室的结构层板可能出现受热皱损的问题,采用三边简支、一边自由的矩形薄板假设,对结构层板的扩散流动区进行稳定性问题的讨论。分析了典型结构的层板发汗冷却推力室由热应力引起的变形,获得了结构层... 针对液体火箭发动机层板发汗冷却推力室的结构层板可能出现受热皱损的问题,采用三边简支、一边自由的矩形薄板假设,对结构层板的扩散流动区进行稳定性问题的讨论。分析了典型结构的层板发汗冷却推力室由热应力引起的变形,获得了结构层板发汗缝隙宽度和层板厚度之间的关系,并通过算例说明了避免层板受热皱损的设计计算方法。 展开更多
关键词 发汗冷却 层板结构 热皱损 火箭发动机 热应力
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叠层板结构Hamilton正则方程理论及其在发电机铁芯振动分析中的应用 被引量：3
8
作者 邱家俊 卿光辉 胡宇达 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期468-470,共3页
根据文献将三维弹性力学基本方程表达成 Hamilton正则方程 ,采用半解析法求解 ,即用混合变量 Ham il-tonian等参元离散板平面 ,而高度方向用解析法。这种方法使叠层板问题不局限于某一形状 ,同时只要一层板的离散单元数确定 ,则全部未... 根据文献将三维弹性力学基本方程表达成 Hamilton正则方程 ,采用半解析法求解 ,即用混合变量 Ham il-tonian等参元离散板平面 ,而高度方向用解析法。这种方法使叠层板问题不局限于某一形状 ,同时只要一层板的离散单元数确定 ,则全部未知数的个数就确定 ,比传统的三维有限元未知数少得多。通过用该方法对某汽轮发电机定子铁芯的固有频率分析 。 展开更多
关键词 叠层板结构 铁芯 固有频率 传递矩阵法 HAMILTON正则方程 发电机
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带弹性夹层的层板结构的振动特性研究 被引量：6
9
作者 伍良生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期81-84,共4页
研究了具有弹性夹层的层板结构的振动特性。导出了双层板—弹性夹层的综合单元刚度矩阵。用这种综合单元刚度矩阵与普通板单元刚度矩阵对立柱结构的振动特性进行了有限元法计算对比。提出的方法与原理为精确分析具有多子结构的复杂机械... 研究了具有弹性夹层的层板结构的振动特性。导出了双层板—弹性夹层的综合单元刚度矩阵。用这种综合单元刚度矩阵与普通板单元刚度矩阵对立柱结构的振动特性进行了有限元法计算对比。提出的方法与原理为精确分析具有多子结构的复杂机械结构的振动特性提供了有效手段。 展开更多
关键词 层板结构 弹性夹具 振动 有限元 机械结构
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箱形复合材料层板结构的内噪声优化控制 被引量：1
10
作者 王东方 贺鹏飞 +1 位作者 朱晓玲 刘子顺 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2008年第2期210-217,共8页
基于结构声强法研究了箱形复合材料层板结构在动荷载作用下的结构噪声控制。将叠层顺序为[45°/-45°/45°/-45°]的碳纤维/环氧层合板与铝板分别组成的箱形结构的被动和主动噪声控制进行了比较。应用MSC/NASTRAN商业... 基于结构声强法研究了箱形复合材料层板结构在动荷载作用下的结构噪声控制。将叠层顺序为[45°/-45°/45°/-45°]的碳纤维/环氧层合板与铝板分别组成的箱形结构的被动和主动噪声控制进行了比较。应用MSC/NASTRAN商业软件计算了箱形复合材料层板结构表面在动荷载作用下各单元的力和速度,再应用MAT-LAB自编程序计算得出箱形复合材料层板结构表面的结构声强。根据结构声强向量图和流线图,可得出安置阻尼器和施加主动控制力的可能的有效位置。再利用声场计算得到安置阻尼器和施加主动控制力的最优有效位置。基于结构声强的噪声控制法为实际车辆和航空机舱提供了一种简洁而直观的内噪声控制的参考方法。 展开更多
关键词 箱形复合材料层板结构 结构噪声 振动控制 声学优化
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多孔层板结构内流阻特性试验与计算研究
11
作者 董志锐 郁新华 等 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第B12期1-7,共7页
设计了6种单层和6种双层结构的多孔层板，并在小型吸气式风洞上对12种放大模型的多孔层板结构进行了内流阻特性试验，研究了多孔层板的层数、拔流柱形状、绕流方式、开孔率等因素对内流阻特性的影响，还对多孔板结构内流阻的计算方法进... 设计了6种单层和6种双层结构的多孔层板，并在小型吸气式风洞上对12种放大模型的多孔层板结构进行了内流阻特性试验，研究了多孔层板的层数、拔流柱形状、绕流方式、开孔率等因素对内流阻特性的影响，还对多孔板结构内流阻的计算方法进行了研究，并结合试验工况进行了计算，计算结果与试验结果的比较表明：两者吻合良好。试验数据和计算方法可用于层板冷却结构的设计。 展开更多
关键词 层板结构 流阻特性 航空发动机 涡轮叶片 燃烧室 结构设计 冷却结构
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高致密多孔层板结构选型研究 被引量：7
12
作者 赵乃芬 谭晓茗 +2 位作者 李业芳 房人麟 徐华胜 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1517-1522,共6页
针对6种高致密多孔层板结构,利用CFD软件进行流动与换热的数值模拟,分析了冲击孔、扰流柱以及气膜孔的排列方式对层板流动特性和冷却效率的影响。计算结果表明:6种不同的排列方式,总压力损失均为4.5%左右,其中气流流经冲击壁与气膜壁的... 针对6种高致密多孔层板结构,利用CFD软件进行流动与换热的数值模拟,分析了冲击孔、扰流柱以及气膜孔的排列方式对层板流动特性和冷却效率的影响。计算结果表明:6种不同的排列方式,总压力损失均为4.5%左右,其中气流流经冲击壁与气膜壁的压力损失为2.2%左右;不同结构的双层板当量流量系数在0.86左右;层板的排列方式对综合冷却效果影响较大,在其他结构参数不变的情况下,不同的排列方式之间的综合冷却效率最大差值达到10%,在流体流动方向上,各排列的气膜壁面的温度梯度由最初的21K/mm减小到15K/mm;综合考虑各项因素的影响,气膜孔呈梭形排布最优的排列方式,其综合冷却效率最好。 展开更多
关键词 层板结构 压力损失 流量系数 冷却效率 数值模拟
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TA15四层板结构超塑成形/扩散连接技术研究 被引量：8
13
作者 闫亮亮 童国权 +3 位作者 刘剑超 刘海建 刘太盈 熊亮同 《航空制造技术》 2016年第19期88-90,97,共4页
进行了TA15合金超塑拉伸试验,在温度920℃和应变速率5.25×10^(-4)s^(-1)时,TA15合金的最大延伸率约为1100%,其应变速率敏感性指数约为0.57。在较佳超塑变形条件930℃和应变速率5.25×10^(-4)s^(-1)附近,TA15合金的超塑本构方... 进行了TA15合金超塑拉伸试验,在温度920℃和应变速率5.25×10^(-4)s^(-1)时,TA15合金的最大延伸率约为1100%,其应变速率敏感性指数约为0.57。在较佳超塑变形条件930℃和应变速率5.25×10^(-4)s^(-1)附近,TA15合金的超塑本构方程为σ=949ε·^(0.55)。对TA15四层板结构超塑成形过程进行了有限元分析,获得了压力p-时间t曲线。在T=930℃和应变速率5.25×10^(-4)s^(-1)下,成功进行了TA15四层板结构SPF/DB成形试验,试验件的整体质量良好,无沟槽等缺陷,金相组织观测表明,TA15四层SPF/DB试验件扩散连接质量优良。 展开更多
关键词 TA15 四层板结构 超塑成形/扩散连接 有限元分析
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TA15钛合金四层板结构SPF/DB数值模拟及工艺研究 被引量：7
14
作者 王斌 朱冬妹 +3 位作者 刘章光 刘太盈 王瑞 马向宇 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期98-104,共7页
研究了TA15钛合金四层板结构的超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺。通过高温拉伸试验测得TA15合金在920℃和0.001 s^-1变形条件下的伸长率为515.78%,峰值应力为26 MPa,表现出良好的高温超塑性。采用ABAQUS有限元软件分析了TA15钛合金四层... 研究了TA15钛合金四层板结构的超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺。通过高温拉伸试验测得TA15合金在920℃和0.001 s^-1变形条件下的伸长率为515.78%,峰值应力为26 MPa,表现出良好的高温超塑性。采用ABAQUS有限元软件分析了TA15钛合金四层板结构在SPF/DB成形过程中芯板等效应变及壁厚变化,并优化了工艺参数。在成形温度920℃、最大加载压力2.5 MPa、成形时间2700 s时,TA15钛合金多层结构成形效果较好,成形精度高,直立加强筋处扩散连接充分。采用模拟优化工艺参数进行工艺试验,试验结果良好,得到最终合格的多层结构TA15钛合金构件。 展开更多
关键词 超塑成形/扩散连接 四层板结构 TA15钛合金 数值模拟
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复合材料层板结构在冲击载荷作用下非线性动力分析
15
作者 素瑞芬 胡茂和 +1 位作者 孙淑苓 沈成武 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第11期A556-A560,共5页
1.引言 复合材料结构非线性动力分析具有一定难度,本文在这方面作了些探索,以期为复合材料结构在冲击载荷作用下非线性动力分析提供一种途径。本文方法所编制的计算程序计算两个算例。第二个算例,是某飞机水平尾翼在特殊飞行中,承受瞬... 1.引言 复合材料结构非线性动力分析具有一定难度,本文在这方面作了些探索,以期为复合材料结构在冲击载荷作用下非线性动力分析提供一种途径。本文方法所编制的计算程序计算两个算例。第二个算例,是某飞机水平尾翼在特殊飞行中,承受瞬态冲击分布外压载荷,其作用时间只有几毫秒。用此法计算得到的响应与试验结果比较吻合。 展开更多
关键词 复合材料 冲击载荷 层板结构
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核电厂多层板结构流固耦合振动分析研究
16
作者 范章 晋文娟 《价值工程》 2022年第8期83-85,共3页
本文主要针对核电厂中多层板结构在水下的流固耦合振动分析展开研究,通过预实验分析确定振动实验的方案以及测点和激励布置方案。随后通过对实际结构的振动实验得到了其在水中振动的模态和振型数据,通过分析掌握了结构在水中的振动特性... 本文主要针对核电厂中多层板结构在水下的流固耦合振动分析展开研究,通过预实验分析确定振动实验的方案以及测点和激励布置方案。随后通过对实际结构的振动实验得到了其在水中振动的模态和振型数据,通过分析掌握了结构在水中的振动特性。最后采用等效复合材料的有限元模型与实验结果进行对标,从而建立了复杂结构的双湿面流固耦合振动分析有限元模型。整个分析方法和结论对于核电厂中水下复杂结构的振动分析具有实际的工程意义。 展开更多
关键词 多层板结构 流固耦合 振动分析 复合材料
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残余应力对GH3230层板焊缝热疲劳寿命影响规律研究
17
作者 董志波 李承昆 +4 位作者 王程程 韩放 张植航 滕俊飞 吕彦龙 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1097-1102,共6页
为了探究残余应力对层板冷却结构焊缝服役寿命的影响规律,首先对GH3230层板在常规条件下的激光焊接过程进行有限元模拟与实验验证,然后在此基础上对预拉伸、温差拉伸等焊接残余应力调控方法开展模拟。基于焊后残余应力模拟结果研究了层... 为了探究残余应力对层板冷却结构焊缝服役寿命的影响规律,首先对GH3230层板在常规条件下的激光焊接过程进行有限元模拟与实验验证,然后在此基础上对预拉伸、温差拉伸等焊接残余应力调控方法开展模拟。基于焊后残余应力模拟结果研究了层板服役过程的温度及等效应力变化规律,并将多个模型之间不同残余应力下服役状态进行对比分析,最后利用Morrow修正的Coffin-Manson方程对焊缝后续服役寿命进行评估。研究结果表明,焊接残余应力的存在大幅降低了层板结构焊缝区域热疲劳寿命,通过残余应力调控技术可有效改善焊缝区域服役过程中的应力幅或平均应力,使其分别下降70%与25%,焊接残余应力调控对提高层板结构热疲劳寿命具有重要意义。 展开更多
关键词 层板结构 残余应力 热应力 疲劳寿命
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致密多孔层板冷却结构研究 被引量：10
18
作者 谭晓茗 李业芳 张靖周 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期144-149,共6页
应用FLUENT软件对内部绕流形式不同的7种层板结构进行流动与换热的耦合计算,分析扰流柱、冲击孔、气膜孔之间的排布方式以及堵塞比等参数对层板冷却效率与相对压力损失的影响规律。研究表明,层板结构以冲击孔和气膜孔呈现长菱形分布、... 应用FLUENT软件对内部绕流形式不同的7种层板结构进行流动与换热的耦合计算,分析扰流柱、冲击孔、气膜孔之间的排布方式以及堵塞比等参数对层板冷却效率与相对压力损失的影响规律。研究表明,层板结构以冲击孔和气膜孔呈现长菱形分布、扰流柱呈梭子形排布的方式较好,压力损失小,综合冷却效率可以提高10%左右;在进气流量相同的情况下,不同的层板结构压力损失相差不大,压力损失主要发生在从环腔经气膜壁进入火焰筒流出的过程中;增加扰流柱的数量或者是增大扰流柱的直径都会带来堵塞比的增大,层板的相对压力损失会随之增加,综合冷却效率增大,一定程度上强化了换热。 展开更多
关键词 层板结构 冷却效率 压力损失 堵塞比 数值模拟
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应用红外热像技术实验研究层板结构冷却特性 被引量：4
19
作者 吕锡嘉 王建华 +1 位作者 刘庆东 吴向宇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期2260-2265,共6页
在高温热风洞中,应用红外热像系统对三个具有真实燃气轮机尺度的层板结构进行了冷却特性实验研究.为了描述冲击、对流及导热的综合作用,采用数字图像信号运算技术,直接获得描述冷却前后层板高温表面二维温差分布.通过比较三种层板结构... 在高温热风洞中,应用红外热像系统对三个具有真实燃气轮机尺度的层板结构进行了冷却特性实验研究.为了描述冲击、对流及导热的综合作用,采用数字图像信号运算技术,直接获得描述冷却前后层板高温表面二维温差分布.通过比较三种层板结构综合冷却效率,详细讨论了绕流柱数目及直径、气膜孔角度、主流雷诺数和努塞尔数对层板冷却效率的影响. 展开更多
关键词 层板结构 冷却特性 红外热像技术 绕流柱 气膜孔
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