【摘要】：對于航空發(fā)動機,從燃燒室流出的高溫高壓氣體中包含一些熔融雜質(zhì)顆粒,其主要有兩方面來源:一是進氣氣體中摻雜的雜質(zhì)顆粒(如火山灰等);二是燃油中的雜質(zhì)。這些熔融顆�？赡軙跍u輪葉片表面發(fā)生沉積,有些粒子甚至?xí)M入到冷氣通道內(nèi)部,造成冷氣孔堵塞,降低發(fā)動機的性能。本文基于已有的兩種沉積模型—臨界粘度模型與臨界速度模型,提出新沉積模型,通過對不同工作環(huán)境下模擬結(jié)果的對比分析,驗證其可行性并研究了各物理參數(shù)對葉片表面沉積現(xiàn)象的影響規(guī)律。本文基于兩相流動理論,建立主流燃氣-熔融顆粒氣固兩相流動無量綱方程組,得到粒子溫度場與速度場的分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)粒子的速度、溫度值主要受到粒子本身物理化學(xué)性質(zhì)及主流溫度場與速度場的影響,最終得出沉積率D的表達式。對無氣膜冷卻葉片通道模型,研究了主流溫度與進出口壓強比對沉積行為的影響。主流溫度過高會導(dǎo)致葉片表面及內(nèi)部流體的溫度值升高,粒子捕捉效率升高且允許沉積的粒子尺寸范圍擴大;進出口壓強比過高會使得葉片表面溫度降低,粒子的總捕捉效率降低。此外,本文分別研究了吹風(fēng)比,射流角度與孔徑在平板模型與前緣模型下對沉積的影響。吹風(fēng)比,射流角度過低不能將粒子吹離壁面,導(dǎo)致葉粒子碰撞效率過高,捕捉效率較高,過高會造成冷卻氣體與壁面分離,葉片表面溫度變高,增加粒子的沉積效率,因此存在最佳吹風(fēng)比與最佳射流角度使得粒子的沉積量最小。而孔徑越大,氣膜孔流出的冷卻氣體流量越大,將粒子吹離壁面的同時降低粒子溫度,使得粒子的捕捉效率越低。
【圖文】：

在進入發(fā)動機前被過濾掉，但航空發(fā)動機中并不存在這樣的過在 1μm- 10μm[1][2][3]之間的粒子，混合在高溫燃氣流中流向發(fā)動氣輪機性能的主要方法是不斷提高渦輪前溫度以及在此基礎(chǔ)上。在過去的半個世紀(jì)中，渦輪前溫度得到了大幅度的提升，，其渦輪前溫度已經(jīng)達到 2000 K，遠遠超過材料的允許溫度。為了運行，氣膜冷卻和熱障涂層等熱防護技術(shù)被引入到了燃氣輪機下處于熔融的狀態(tài)的污染物顆粒，在遇到相對較冷的氣膜孔區(qū)圍，甚至堵塞氣膜孔，改變冷卻結(jié)構(gòu)，使得涂層溫度不均勻，侵蝕熱障涂層，使得涂層表面粗糙度發(fā)生改變，甚至導(dǎo)致涂層膜冷卻效率，降低性能，甚至影響發(fā)動機的安全。圖 1-1 給出火山灰后其第一級靜葉葉柵上顆粒物沉積的圖像。

第三章 葉片表面沉積模擬模擬無氣膜冷卻情況下，渦輪葉片表面污染物的沉積，三維模型。雖然對旋轉(zhuǎn)葉片的研究很少，但已有的研究的壓力側(cè)，旋轉(zhuǎn)對表面的溫度影響不大�；谶@種觀念靜止葉片進行數(shù)值模擬。本章主要利用臨界速度模型、分析研究，主流溫度，進出口壓比以及粒子尺寸對粒子了新沉積模型在無氣膜冷卻結(jié)構(gòu)情況下的可行性。型及參數(shù)設(shè)置 所示,葉片弦長 122mm,葉高為 30mm。
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V235.1


本文編號：2571478