镍基单晶合金气冷叶片模拟试样的蠕变性能研究 被引量：9

1

作者 卿华 江和甫 +2 位作者 温卫东 吴长波 孙景国 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期773-778,共6页

对带孔和不带孔的某第二代镍基单晶合金平板试样进行了蠕变性能试验研究与有限元对比计算.高温蠕变试验表明,平板试样的晶体取向和是否开孔对蠕变寿命有明显的影响.气膜孔导致蠕变寿命的降低,对[001]取向的影响大于[111]取向.在高温低... 对带孔和不带孔的某第二代镍基单晶合金平板试样进行了蠕变性能试验研究与有限元对比计算.高温蠕变试验表明,平板试样的晶体取向和是否开孔对蠕变寿命有明显的影响.气膜孔导致蠕变寿命的降低,对[001]取向的影响大于[111]取向.在高温低应力条件下,[001]取向的蠕变性能要优于[111]取向.有限元分析结果表明,气膜孔改变了试样中的应力分布,在孔附近产生了高应力,导致模拟试验蠕变寿命的降低.有限元计算蠕变持久寿命与试验结果吻合,说明采用基于分切应力的蠕变持久寿命计算模型是合理的. 展开更多

关键词 航空、航天推进系统 镍基单晶 气冷叶片 蠕变 寿命

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定向结晶气冷叶片的蠕变分析方法 被引量：3

2

作者 田爱梅 饶寿期 孟春玲 《燃气涡轮试验与研究》 1998年第2期47-50,共4页

用宏观连续介质力学方法对航空燃气涡轮发动机定向结晶空心气冷叶片进行了热弹性蠕变分析。用Hill理论建立了各向异性材料的本构模型及其流动法则。对高温镍基合金DZ - 2 2在 75 0℃、85 0℃和 90 0℃进行了拉伸的蠕变试验 ,得到了各向... 用宏观连续介质力学方法对航空燃气涡轮发动机定向结晶空心气冷叶片进行了热弹性蠕变分析。用Hill理论建立了各向异性材料的本构模型及其流动法则。对高温镍基合金DZ - 2 2在 75 0℃、85 0℃和 90 0℃进行了拉伸的蠕变试验 ,得到了各向异性材料的蠕变方程常数 ,从而用非线性有限元法计算了定向结晶整体叶片在 0 .1h、10h、30h、70h的蠕变行为 。 展开更多

关键词 气冷叶片 定向结晶 蠕变分析 航空涡轮发动机 本构模型

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涡轮气冷叶片局部外换热系数计算方法的改进 被引量：1

3

作者 邓化愚 蔡毅 等 《燃气涡轮试验与研究》 1989年第2期1-6,共6页

本文根据目前航空发动机涡轮气涡叶片的设计要求，在文献^[1]的基础上，引入燃气热物性曲线拟合公式；考虑了主流紊流度对前驻点，层流区换热以及转捩的影响。

关键词 涡轮 气冷叶片 航空发动机 换热系数 计算方法 流场分析

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大载荷跨音速高温涡轮复合式气冷叶片设计、试验和分析研究—（一）设计、计算

4

作者 邓化愚 盛荣昌 等 《燃气涡轮试验与研究》 1989年第3期29-34,42,共7页

本文提出了一套跨音速涡轮复合式气冷叶片内冷气流量分配，温增，内，外换热系数和温度场计算方法，对设计的“冲击－对流－气膜”多种冷却方案进行了计算。择优选取了四套叶片内冷结构，精心地进行了结构设计。通过根据叶片与实测参数... 本文提出了一套跨音速涡轮复合式气冷叶片内冷气流量分配，温增，内，外换热系数和温度场计算方法，对设计的“冲击－对流－气膜”多种冷却方案进行了计算。择优选取了四套叶片内冷结构，精心地进行了结构设计。通过根据叶片与实测参数计算的叶片壁温分布与实测值比较，验证了本计算方法的可靠性和精确度，证明行之有效。 展开更多

关键词 高温涡轮 设计 气冷叶片 推进系统 跨音速 壁温分布

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涡轮气冷叶片传热分析数据提取技术研究 被引量：3

5

作者 付光辉 席平 +1 位作者 张宝源 李吉星 《图学学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期384-391,共8页

涡轮气冷叶片传热管网计算是涡轮气冷叶片传热设计的重要环节,针对涡轮气冷叶片传热设计需求,提出了涡轮气冷叶片模型传热分析数据提取的方法,具体包括计算单元划分、流路自动判断、网络图生成和传热数据提取等算法。结合涡轮气冷叶片... 涡轮气冷叶片传热管网计算是涡轮气冷叶片传热设计的重要环节,针对涡轮气冷叶片传热设计需求,提出了涡轮气冷叶片模型传热分析数据提取的方法,具体包括计算单元划分、流路自动判断、网络图生成和传热数据提取等算法。结合涡轮气冷叶片结构特点,使用UG Open API工具开发了传热分析数据提取系统,实现了涡轮气冷叶片传热分析数据的提取、管理和输出功能,以用于后续的分析计算,提高了传热设计管网计算的自动化水平,并通过实例验证了所提出方法的可行性。 展开更多

关键词 计算机应用 航空发动机 涡轮气冷叶片 传热计算 数据提取

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高压涡轮气冷叶片冷却掺混损失数值研究 被引量：3

6

作者 侯伟涛 潘贤德 +1 位作者 张洪 慕粉娟 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期342-350,共9页

为探索高压涡轮气冷叶片多排冷却孔出流对各排孔冷却掺混损失的影响,采用三维粘性流场数值模拟技术,对典型气冷叶片多排孔冷却射流流场和叶栅性能进行了研究,并将冷却掺混损失数值计算结果与Hartsel模型预测值进行了对比。研究结果表明... 为探索高压涡轮气冷叶片多排冷却孔出流对各排孔冷却掺混损失的影响,采用三维粘性流场数值模拟技术,对典型气冷叶片多排孔冷却射流流场和叶栅性能进行了研究,并将冷却掺混损失数值计算结果与Hartsel模型预测值进行了对比。研究结果表明:气冷叶片表面多排冷却孔射流相互作用对各排冷却射流与主流掺混引入的流动损失影响较小,各排射流冷却掺混损失相互独立具有简单的可叠加性质;叶片表面各区域冷却射流出流对叶栅性能影响程度有所不同,尾缘劈缝与吸力面冷却射流对叶栅性能影响较大,前缘区域次之,压力面冷却射流对叶栅性能影响较小;和数值计算结果相比,总压损失系数Hartsel冷却掺混损失模型预测值偏高,尤其对于尾缘和吸力面主流马赫数较大的区域,损失模型预测值为计算结果的2~4倍,而前缘和压力面预测值和计算结果符合性较好。 展开更多

关键词 气冷叶片 冷却掺混损失 数值模拟

原文传递

涡轮气冷叶片高温环境下的结构强度分析软件开发 被引量：1

7

作者 兰中秋 邓彤天 钟晶亮 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第21期113-120,共8页

涡轮是燃气涡轮发动机中的重要部件,燃气轮机性能的提高需要涡轮进口温度也不断提高。涡轮进口温度的增加要考虑叶片材料的耐温程度,同时必须限制叶片内部温度水平和温度应力,即涡轮叶片需气冷降温,因此涡轮叶片温度场和应力场计算具有... 涡轮是燃气涡轮发动机中的重要部件,燃气轮机性能的提高需要涡轮进口温度也不断提高。涡轮进口温度的增加要考虑叶片材料的耐温程度,同时必须限制叶片内部温度水平和温度应力,即涡轮叶片需气冷降温,因此涡轮叶片温度场和应力场计算具有重要意义。三维涡轮叶片的换热流动数值计算非常复杂,设计单位在初步设计阶段往往需要从二维叶片开始设计,进而完成三维叶片的数值计算工作。针对上述需求开发了一套完整的二维涡轮气冷叶片的热应力有限元计算程序,满足了叶片初步设计时对换热和热应力计算的需求,并将计算结果与国外商业软件ANSYS进行了对比,证明本研究开发的软件是有效的。 展开更多

关键词 涡轮气冷叶片 有限元方法 热应力 结构强度

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涡喷—7甲（乙）发动机高温涡轮空心气冷叶片研制

8

作者 王俊才 陈爱华 《燃气涡轮试验与研究》 1990年第1期25-28,共4页

本文对我国第一代在航空发动机上采用的高温涡轮Ⅰ级导向和Ⅰ级工作空心气冷叶片的探索，研制和使用情况，分别做了较详尽的综述。可供从事高温涡轮空心气冷叶片研制的科技人员参考。

关键词 高温涡轮 冷却 飞机涡喷-7发动机 空心气冷叶片 设计

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大载荷跨音速高温涡轮复合式气冷叶片设计、试验和分析研究 （三）气冷叶片参数对冷却效果的影响

9

作者 邓化愚 王华阁 等 《燃气涡轮试验与研究》 1989年第3期43-46,共4页

本文根据对四套跨音速涡轮复合式气冷叶片进行试验所获得的大量实验数据，较系统地研究了气冷叶片参数对冷却效果的影响。为设计气冷叶片选择参考积累了经验，提供了试验依据。

关键词 高温涡轮 气冷(叶片) 冷却效果 冷气流量化 温比 落压比

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敷设热障涂层气冷叶片温度分布数值研究 被引量：13

10

作者 王利平 张靖周 姚玉 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期357-364,共8页

针对一种内冷通道射流腔交替布置在压力面和吸力面的叶片冷却结构,利用FLUENT软件对敷设热障涂层的气冷叶片温度分布进行了三维共轭传热计算,分析了热障涂层厚度对叶片金属基体表面温降水平的影响,同时对比了有/无考虑燃气与叶片表面辐... 针对一种内冷通道射流腔交替布置在压力面和吸力面的叶片冷却结构,利用FLUENT软件对敷设热障涂层的气冷叶片温度分布进行了三维共轭传热计算,分析了热障涂层厚度对叶片金属基体表面温降水平的影响,同时对比了有/无考虑燃气与叶片表面辐射换热的叶片表面温度分布差异.研究结果表明:在叶栅通道燃气流进口总温为1 600K、冷却气流进口总温为700K的条件下,当冷却气流与主流流量之比约为7.47%、热障涂层厚度为0.2mm时,该叶片冷却结构的最高温度可以控制在1100K以内;在假设热障涂层表面发射率与金属壁面发射率相同的前提下,厚度0.15～0.35mm的热障涂层可获得的最大降温大约在80～180K范围内;考虑/不考虑辐射换热的叶片表面最大温差可以达到60K. 展开更多

关键词 涡轮叶片 气冷叶片 冷却结构 共轭传热计算 热障涂层 温度分布

原文传递

定向结晶气冷涡轮叶片应力分析 被引量：3

11

作者 饶寿期 田爱梅 岳彦芳 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第1期92-94,共3页

本文利用大型非线性有限元通用程序对定向凝固结晶的气冷叶片进行了热弹性分析。对ＤＺ－２２材料性能常数进行了分析和确定。建立了横观各向同性的本构模型。根据叶片模型和最大工作状态选用八节点三维元计算了离心应力、热应力和总的... 本文利用大型非线性有限元通用程序对定向凝固结晶的气冷叶片进行了热弹性分析。对ＤＺ－２２材料性能常数进行了分析和确定。建立了横观各向同性的本构模型。根据叶片模型和最大工作状态选用八节点三维元计算了离心应力、热应力和总的当量应力，作了相应的前后置处理。 展开更多

关键词 定向凝固结晶 气冷叶片 三维热弹性

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局部规则涂层对气冷叶片测温影响的数值研究

12

作者 杨光 艾延廷 +2 位作者 徐毅 关鹏 赵武军 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2686-2694,共9页

为研究微细热电偶测温安装涂层对其测量精度的影响机理,基于气固耦合传热(CHT)方法,建立了接近真实气膜冷却叶片的三维模型,选择SST(shear stress transport)γ-θ湍流模型,对未喷涂氧化铝涂层与在叶片吸力面前缘、压力面前缘、压力面... 为研究微细热电偶测温安装涂层对其测量精度的影响机理,基于气固耦合传热(CHT)方法,建立了接近真实气膜冷却叶片的三维模型,选择SST(shear stress transport)γ-θ湍流模型,对未喷涂氧化铝涂层与在叶片吸力面前缘、压力面前缘、压力面尾缘处喷涂氧化铝涂层后的气冷叶片表面温度进行数值研究。无涂层工况的数值计算结果与实验结果误差控制在5%以下,验证了数值方法的有效性。研究结果表明:涂层对近壁面燃气的流动特性产生显著影响;三种有涂层工况的数值计算结果表明,压力面前缘处比吸力面前缘处温差波幅小,且比压力面尾缘处测温误差降低35.5%;在压力面及吸力面前缘处,最佳测温区域为涂层中部至下端之间的部位,而在压力面尾缘处,最佳测温区域尽量选择靠近涂层上端部位。 展开更多

关键词 局部规则涂层 气冷叶片 耦合传热 温度场分布 测温精度

原文传递

气冷涡轮叶片三维换热问题计算 被引量：9

13

作者 张丽芬 刘振侠 廉筱纯 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1268-1272,共5页

建立了三维气冷涡轮叶片换热计算的热-流耦合计算模型,将辐射热量作为源项加入到方程中,采用热-流耦合方法完成了某气冷涡轮叶片带辐射的三维换热计算.辐射热量的计算采用了P-1辐射模型,比较了计算辐射和不计辐射时叶片表面的温度值及... 建立了三维气冷涡轮叶片换热计算的热-流耦合计算模型,将辐射热量作为源项加入到方程中,采用热-流耦合方法完成了某气冷涡轮叶片带辐射的三维换热计算.辐射热量的计算采用了P-1辐射模型,比较了计算辐射和不计辐射时叶片表面的温度值及温度分布的差异.计算表明对于1600 K这样的高温燃气,辐射热量不可忽略,考虑辐射热量后,叶片温度明显升高,温度分布也产生了显著差异. 展开更多

关键词 航空、航天推进系统 热-流耦合方法 气冷涡轮叶片 耦合换热 辐射

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航空发动机气冷涡轮叶片冷却结构研究进展 被引量：6

14

作者 孔祥灿 张子卿 +2 位作者 朱俊强 徐进良 张燕峰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1-23,共23页

高效的冷却结构是避免气冷涡轮叶片受热损坏的关键,直接影响叶片冷却效率和航空发动机稳定性。但是高效冷却结构导致主流与冷气流的相干效应更加复杂,并且高效冷却结构的发展一直受到加工工艺的制约。本文从控制冷气流动的角度,将涡轮... 高效的冷却结构是避免气冷涡轮叶片受热损坏的关键,直接影响叶片冷却效率和航空发动机稳定性。但是高效冷却结构导致主流与冷气流的相干效应更加复杂,并且高效冷却结构的发展一直受到加工工艺的制约。本文从控制冷气流动的角度,将涡轮叶片分为前缘、中弦和尾缘区域,重点综述了近十年气冷涡轮叶片冷却结构的研究进展以及涡轮旋转状态下的气动传热特性,包括涡旋冲击冷却、气膜孔形状、尾缘内部强化换热结构与分隔肋形状等。在此基础上,对比了各个结构的冷却效果,并且指出各类冷却结构的缺陷。最后提出气冷涡轮叶片未来的发展方向和难点。 展开更多

关键词 气冷涡轮叶片 涡旋冷却 气膜孔 强化换热 扩展板 冷却效率

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基于特征设计的气冷涡轮叶片参数化建模系统 被引量：4

15

作者 王婕 赵淼东 毛建兴 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2020年第5期758-767,共10页

航空发动机气冷涡轮叶片结构复杂、设计难度高。为此,基于特征建模和几何关系量化分析方法,利用UG API开发了面向过程的、模块化的先进涡轮气冷叶片参数化设计系统。分析了气冷涡轮叶片内外结构及其附件的特征与参数关系,并阐述叶片内... 航空发动机气冷涡轮叶片结构复杂、设计难度高。为此,基于特征建模和几何关系量化分析方法,利用UG API开发了面向过程的、模块化的先进涡轮气冷叶片参数化设计系统。分析了气冷涡轮叶片内外结构及其附件的特征与参数关系,并阐述叶片内外形状、榫槽、叶根平台、肋片、扰流柱的参数化设计过程和设计实例。所设计的系统提高了气冷涡轮叶片的设计效率,为其多学科设计优化程序的建立奠定了基础。 展开更多

关键词 参数化建模 气冷涡轮叶片 UG API

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变壁厚气冷涡轮叶片结构参数化设计方法

16

作者 钟治魁 郝艳华 黄致建 《航空发动机》 2016年第1期48-52,共5页

叶片叶身截面内腔型线的光滑过渡是航空发动机变壁厚涡轮叶片结构设计的关键。为解决变壁厚插值在最大壁厚点处出现拐点而导致过渡不光滑的问题,提出变壁厚叶片结构设计方法即变壁厚抛物线插值法。该方法基于管道相交投影线拟合中弧线法... 叶片叶身截面内腔型线的光滑过渡是航空发动机变壁厚涡轮叶片结构设计的关键。为解决变壁厚插值在最大壁厚点处出现拐点而导致过渡不光滑的问题,提出变壁厚叶片结构设计方法即变壁厚抛物线插值法。该方法基于管道相交投影线拟合中弧线法,利用壁厚系数及其对应关系控制壁厚,实现变壁厚涡轮叶片结构参数化设计。设计实例结果表明:应用变壁厚抛物线插值法对不同壁厚气冷涡轮叶片进行结构设计,叶身截面内腔型线光滑,在最大壁厚点处不会出现拐点过渡。 展开更多

关键词 变壁厚抛物线插值法 管道相交 气冷涡轮叶片 拐点 内腔型线

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燃气涡轮叶片内部冷却结构的设计与实验 被引量：1

17

作者 戴韧 王蛟 王宏光 《热力透平》 2013年第4期276-282,共7页

通过某型号涡轮气冷叶片的设计与验证,建立了一种简化的气冷叶片流热解耦设计模拟方法,结合对流冷却、冲击冷却的实验结果,通过调整冷气参数,达到控制叶片表面温度的要求。在平面叶栅热风洞中,通过调整尾流板角度,控制叶片表面流动状态... 通过某型号涡轮气冷叶片的设计与验证,建立了一种简化的气冷叶片流热解耦设计模拟方法,结合对流冷却、冲击冷却的实验结果,通过调整冷气参数,达到控制叶片表面温度的要求。在平面叶栅热风洞中,通过调整尾流板角度,控制叶片表面流动状态,满足叶栅流动的周期性条件,保证了热测量的正确性。完成了气冷叶片的设计、分析与验证的系列工作,为今后研制气冷叶片建立了扎实基础。 展开更多

关键词 气冷叶片 热流耦合 解耦设计 对流冷却

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燃气轮机涡轮导向叶片涡流交错肋冷却技术研究 被引量：4

18

作者 李俊山 《航空发动机》 2010年第4期12-16,共5页

研究了燃气轮机涡轮涡流交错肋冷却导向叶片的冷却效果。采用由联立的连续方程、动量方程和能量方程构成的专用程序,计算了冷却系统流体动力和换热特性;采用通用的有限元计算方法计算了叶片温度场。通过对涡流交错肋通道的几何特性、流... 研究了燃气轮机涡轮涡流交错肋冷却导向叶片的冷却效果。采用由联立的连续方程、动量方程和能量方程构成的专用程序,计算了冷却系统流体动力和换热特性;采用通用的有限元计算方法计算了叶片温度场。通过对涡流交错肋通道的几何特性、流体阻力特性参数、叶片冷却系统的流体动力和换热、叶片温度场的计算,获得了气冷导向叶片的冷却效果。考虑到最大径向和周向不均匀度和+30℃裕度的情况,得到气冷叶片的中间截面平均降温为350℃,气冷叶片中截面的平均冷却效果为0.383。 展开更多

关键词 气冷叶片 冷却技术 涡流

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定向凝固涡轮叶片的晶体热粘塑性变形与损伤分析 被引量：8

19

作者 张克实 杨士杰 周柏卓 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期762-770,共9页

采用一种考虑损伤的单晶体热—粘塑性变形本构模型和迭代求解数值方法,可以描述单晶在变温过程中的应力应变关系,还可以描述单晶在晶体滑移机制控制下的蠕变变形和孔洞型损伤;考虑定向凝固高温涡轮叶片的柱晶结构,应用本文模型和算法对... 采用一种考虑损伤的单晶体热—粘塑性变形本构模型和迭代求解数值方法,可以描述单晶在变温过程中的应力应变关系,还可以描述单晶在晶体滑移机制控制下的蠕变变形和孔洞型损伤;考虑定向凝固高温涡轮叶片的柱晶结构,应用本文模型和算法对包含若干个柱晶晶粒的定向凝固气冷涡轮叶片进行不均匀温度场下的变温热粘塑性蠕变和损伤分析。分析结果表明:该涡轮叶片在本文考虑条件下处于较低的应力水平,500小时叶尖蠕变伸长低于0.006mm。 展开更多

关键词 航空、航天推进系统 各向异性 晶体粘塑性 定向凝固气冷涡轮叶片 蠕变 损伤

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高压涡轮工作叶片结构设计

20

作者 王德民 邓化愚 等 《燃气涡轮试验与研究》 1993年第2期43-46,共4页

高压涡轮工作叶片采用高强度镍基高温合金DZ－22材料，无余量定向精密铸造成型，再加盖板经高温真空钎焊，构成整体。为了提高涡轮性能，降低应力水平，提高绝对温降，采用了高效内冷结构和有效的封严，减振措施，同时以变厚度，大刚度... 高压涡轮工作叶片采用高强度镍基高温合金DZ－22材料，无余量定向精密铸造成型，再加盖板经高温真空钎焊，构成整体。为了提高涡轮性能，降低应力水平，提高绝对温降，采用了高效内冷结构和有效的封严，减振措施，同时以变厚度，大刚度和变形协调的指导思想进行结构设计，用对流－冲击－气膜保护的复合冷却结构形式来满足绝对温降400K以上的要求。 展开更多

关键词 涡轮 气冷叶片 结构设计 航空发动机 高效冷却结构 应力水平

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