航空燃?xì)廨啓C(jī)為航空飛機(jī)直接提供動(dòng)力,其性能的優(yōu)劣反映了航空工業(yè)發(fā)展的先進(jìn)水平。作為燃?xì)廨啓C(jī)的三大核心部件之一,渦輪的表現(xiàn)直接影響了整機(jī)的性能。隨著人們對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)效率和推重比等性能指標(biāo)的追求不斷提高,渦輪部件的熱負(fù)荷也不斷增加,這就對(duì)葉片材料提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了保證渦輪葉片的安全性和可靠性,必須發(fā)展高效的渦輪冷卻技術(shù)。本文對(duì)某型燃?xì)廨啓C(jī)高壓渦輪第一級(jí)導(dǎo)葉進(jìn)行了冷卻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),研究的導(dǎo)葉為直葉片,由真實(shí)導(dǎo)葉的中徑處葉型拉伸而成,根據(jù)該導(dǎo)葉的工作環(huán)境,設(shè)計(jì)了不同形式的冷卻結(jié)構(gòu)并進(jìn)行氣熱耦合計(jì)算,對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行流動(dòng)和傳熱的分析。在設(shè)計(jì)中,充分考慮了導(dǎo)葉工作的高溫環(huán)境和冷氣流量的合理分配。為了達(dá)到更高的冷卻效率和氣動(dòng)效率,導(dǎo)葉采用雙層壁結(jié)構(gòu),冷卻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中采用了氣膜冷卻、沖擊冷卻和繞流柱強(qiáng)化冷卻的組合冷卻方式。本文對(duì)導(dǎo)葉前緣氣膜冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,計(jì)算結(jié)果表明當(dāng)前緣區(qū)域順列布置徑向氣膜孔且射流角度為45°指向葉頂時(shí),冷卻效果最好;當(dāng)前緣氣膜孔錯(cuò)列布置時(shí),冷卻效率明顯下降。本文對(duì)導(dǎo)葉弦長(zhǎng)中部氣膜冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,計(jì)算結(jié)果表明壓力側(cè)布置有氣膜縫套筒而吸力側(cè)氣膜縫無(wú)氣膜縫套筒時(shí)冷卻效果最好,... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

三種典型的燃?xì)廨啓C(jī)[1-3]

和渦輪冷卻技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，美國(guó)生產(chǎn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪的入口最高溫度達(dá)到了2012K。由于燃?xì)廨啓C(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的特殊性，目前各國(guó)一直在努力探索燃?xì)廨啓C(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)技術(shù)，英美等發(fā)達(dá)國(guó)家都提出了發(fā)展新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)劃，指出要發(fā)展更加高效的渦輪冷卻結(jié)構(gòu)。英國(guó)于 20 世紀(jì)末提出了“ACME”研究計(jì)劃，提出要在 2020 年前后將發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比提升至 20，同時(shí)提升渦輪的燃?xì)馊肟跍囟戎?2400K 以上。與此同時(shí)，美國(guó)也制定了“IHPTET”計(jì)劃[8]，要求在現(xiàn)階段的基礎(chǔ)上，使得渦輪的燃?xì)馊肟跍囟仍僭黾?500K，同時(shí)降低冷氣的用量至原來(lái)的0.4 倍，渦輪重量減輕至原來(lái)的一半。研究發(fā)現(xiàn)，目前冷卻效率最高的冷卻結(jié)構(gòu)是對(duì)流加氣膜冷卻，并且在部件表面涂上熱障涂層，由于這種冷卻結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且成本高，所以目前僅應(yīng)用在燃?xì)獬鯗剌^高的渦輪導(dǎo)葉和動(dòng)葉中。在燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域，由于發(fā)展較晚且國(guó)際上相關(guān)技術(shù)封鎖，我國(guó)一直處于落后的地位。影響燃?xì)廨啓C(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的因素有很多，其中熱端部件的設(shè)計(jì)和防護(hù)顯得尤為重要，可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)燃?xì)廨啓C(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展也離不開高效的冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文就是在這種背景下進(jìn)行研究的。

和渦輪冷卻技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，美國(guó)生產(chǎn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪的入口最高溫度達(dá)到了2012K。由于燃?xì)廨啓C(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的特殊性，目前各國(guó)一直在努力探索燃?xì)廨啓C(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)技術(shù)，英美等發(fā)達(dá)國(guó)家都提出了發(fā)展新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)劃，指出要發(fā)展更加高效的渦輪冷卻結(jié)構(gòu)。英國(guó)于 20 世紀(jì)末提出了“ACME”研究計(jì)劃，提出要在 2020 年前后將發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比提升至 20，同時(shí)提升渦輪的燃?xì)馊肟跍囟戎?2400K 以上。與此同時(shí)，美國(guó)也制定了“IHPTET”計(jì)劃[8]，要求在現(xiàn)階段的基礎(chǔ)上，使得渦輪的燃?xì)馊肟跍囟仍僭黾?500K，同時(shí)降低冷氣的用量至原來(lái)的0.4 倍，渦輪重量減輕至原來(lái)的一半。研究發(fā)現(xiàn)，目前冷卻效率最高的冷卻結(jié)構(gòu)是對(duì)流加氣膜冷卻，并且在部件表面涂上熱障涂層，由于這種冷卻結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且成本高，所以目前僅應(yīng)用在燃?xì)獬鯗剌^高的渦輪導(dǎo)葉和動(dòng)葉中。在燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域，由于發(fā)展較晚且國(guó)際上相關(guān)技術(shù)封鎖，我國(guó)一直處于落后的地位。影響燃?xì)廨啓C(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的因素有很多，其中熱端部件的設(shè)計(jì)和防護(hù)顯得尤為重要，可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)燃?xì)廨啓C(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展也離不開高效的冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文就是在這種背景下進(jìn)行研究的。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]姊妹孔平板氣膜冷卻效率的數(shù)值模擬[J]. 張玲,郭瑞紅,郭達(dá)飛,李浩.  動(dòng)力工程學(xué)報(bào). 2014(09)
[2]表面粗糙影響平板氣膜冷卻換熱效果的數(shù)值研究[J]. 王建飛,吉雍彬,臧述升.  熱能動(dòng)力工程. 2014(03)
[3]燃機(jī)葉片平行肋擾流內(nèi)冷通道傳熱特性研究Part2:耦合傳熱特性[J]. 遲重然,任靜,蔣洪德.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2014(01)
[4]冷卻孔復(fù)合角和排列方式綜合作用對(duì)平板氣膜冷卻效果的影響[J]. 陳偉,董若凌,施紅輝,張曉東,沈偉杰.  浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(04)
[5]渦輪冷卻葉片氣動(dòng)與傳熱設(shè)計(jì)優(yōu)化[J]. 虞跨海,岳珠峰,楊茜.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2010(02)
[6]航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化[J]. 吳立強(qiáng),尹澤勇,蔡顯新.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2005(05)

碩士論文
[1]沖擊冷卻流動(dòng)與換熱特性的數(shù)值模擬研究[D]. 陳昌將.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[2]某燃?xì)鉁u輪高壓級(jí)葉柵冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及氣熱耦合數(shù)值模擬[D]. 許宏博.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3448394