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陶瓷基复合材料编织结构参数对气膜冷却效果影响研究
被引量：
1
1
作者
朱爱玲
李洋
+3 位作者
屠泽灿
叶大海
毛军逵
常焜
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期148-158,共11页
针对陶瓷基复合材料(CMC材料)在航空发动机高温部件中应用时的冷却需求,考虑到CMC材料内部非均质非均匀结构和热物性特征与均质金属材料的巨大差异,探究了CMC材料编织结构几何参数对气膜综合冷却效果的影响,研究中以三维五向编织CMC材...
针对陶瓷基复合材料(CMC材料)在航空发动机高温部件中应用时的冷却需求,考虑到CMC材料内部非均质非均匀结构和热物性特征与均质金属材料的巨大差异,探究了CMC材料编织结构几何参数对气膜综合冷却效果的影响,研究中以三维五向编织CMC材料为例,建立了反映材料内部细观编织结构的平板气膜全尺寸计算模型,从细观纱线尺度引入各组分热物性参数,计算分析了不同编织角度和纤维束截面尺寸等几何特征参数对气膜综合冷效的影响规律。研究结果表明,纤维束由于导热系数相对较高成为平板内部的主要热量传输通道,编织角发生变化时纤维束方向也随之改变,进而影响材料内部热量传输通道及整体各向异性等效导热系数。本文计算工况下,在气膜孔下游0~10D (D为气膜孔直径)区域,编织角度为40°时气膜综合冷效相对较高;在远离气膜孔区域,气膜板的冷却效果随着编织角度的增大而减弱。纤维束截面尺寸的改变对气膜综合冷效的影响较小,但是随着纤维束截面尺寸的增加,平板内部温度更加均匀。
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关键词
陶瓷基复合材料
编织角度
截面尺寸
气膜冷却
各向异性
导热系数
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职称材料
多变气热参数下大尺度槽深叶顶的流动换热特性
2
作者
王龙飞
张德伟
+3 位作者
叶大海
常艳
毛军逵
韩省思
《节能技术》
CAS
2024年第1期44-51,63,共9页
为了研究具有渐缩型面凹槽在不同深度下叶顶间隙的流动换热特性,针对某一级高压涡轮,在发动机五种典型工况下通过改变其凹槽深度,采用k-ω湍流模型以及自适应湍流模拟方法(SATES)分别进行定常和非定常的数值仿真分析。研究结果表明,凹...
为了研究具有渐缩型面凹槽在不同深度下叶顶间隙的流动换热特性,针对某一级高压涡轮,在发动机五种典型工况下通过改变其凹槽深度,采用k-ω湍流模型以及自适应湍流模拟方法(SATES)分别进行定常和非定常的数值仿真分析。研究结果表明,凹槽深度是影响间隙泄漏流动和叶顶换热特性的重要因素,同时该影响趋势也受涡轮工作状态的限制。相比于深凹槽,浅凹槽方案的间隙泄漏量明显降低,对应的涡轮动叶出口总压损失系数也有所降低,这在涡轮小流量状态时尤为明显。然而,深凹槽设计在降低叶顶热负荷方面表现更好,其中槽深0.8H方案比槽深0.1H方案的叶顶平均努塞尔数降低38.3%~95.3%。定常和非定常两种计算方法主要影响了间隙内局部泄漏量和叶顶前部热负荷的预测值,并未改变流动换热特性的分布趋势。
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关键词
涡轮叶顶
渐缩型面凹槽
大尺度凹槽
间隙流动
叶顶换热
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职称材料
界面层及其建模方式对编织结构CMC材料导热系数影响研究
3
作者
叶大海
屠泽灿
+2 位作者
李洋
毛军逵
赵陈伟
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期344-352,共9页
针对编织结构陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composite,CMC)中基体、纤维束和界面层等组分的不同传热特征,以及考虑到界面层结构极薄的尺寸特征,探究了界面层及其在细观结构代表单元中的引入方式对编织结构CMC材料内部热量传输特征和...
针对编织结构陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composite,CMC)中基体、纤维束和界面层等组分的不同传热特征,以及考虑到界面层结构极薄的尺寸特征,探究了界面层及其在细观结构代表单元中的引入方式对编织结构CMC材料内部热量传输特征和各向异性导热系数的影响。研究中对比分析了不考虑界面层、含隐式界面层和含显式界面层等三种代表性体积单元模型的温度场、热流密度场及各向异性等效导热系数,获取了界面层导热系数对CMC材料整体导热系数的影响规律。研究结果表明:编织结构CMC材料内部温度场存在明显的不均匀性,不同模型计算获取的热流密度场具有明显区别。同时基于三个模型获取的各向异性导热系数也具有较大差异,显示界面层方法预估精度较高。此外,随着界面层导热系数增加,CMC材料整体各向异性导热系数明显增加,其对水平经纱Y方向上等效导热系数的影响最大。
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关键词
陶瓷基复合材料
编织结构
界面层
热分析
导热系数
各向异性
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职称材料
题名
陶瓷基复合材料编织结构参数对气膜冷却效果影响研究
被引量：
1
1
作者
朱爱玲
李洋
屠泽灿
叶大海
毛军逵
常焜
机构
南京航空航天大学能源与动力学院
中国航发湖南动力机械研究所中小型航空发动机叶轮机械湖南省重点实验室
南京航空航天大学材料科学与技术学院
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期148-158,共11页
基金
航空发动机及燃气轮机基础科学中心项目(P2022-B-Ⅱ-025-001)
国家科技重大专项(Y2019-Ⅰ-0018-0017)。
文摘
针对陶瓷基复合材料(CMC材料)在航空发动机高温部件中应用时的冷却需求,考虑到CMC材料内部非均质非均匀结构和热物性特征与均质金属材料的巨大差异,探究了CMC材料编织结构几何参数对气膜综合冷却效果的影响,研究中以三维五向编织CMC材料为例,建立了反映材料内部细观编织结构的平板气膜全尺寸计算模型,从细观纱线尺度引入各组分热物性参数,计算分析了不同编织角度和纤维束截面尺寸等几何特征参数对气膜综合冷效的影响规律。研究结果表明,纤维束由于导热系数相对较高成为平板内部的主要热量传输通道,编织角发生变化时纤维束方向也随之改变,进而影响材料内部热量传输通道及整体各向异性等效导热系数。本文计算工况下,在气膜孔下游0~10D (D为气膜孔直径)区域,编织角度为40°时气膜综合冷效相对较高;在远离气膜孔区域,气膜板的冷却效果随着编织角度的增大而减弱。纤维束截面尺寸的改变对气膜综合冷效的影响较小,但是随着纤维束截面尺寸的增加,平板内部温度更加均匀。
关键词
陶瓷基复合材料
编织角度
截面尺寸
气膜冷却
各向异性
导热系数
Keywords
Ceramic matrix composite
Braided angle
Cross section size
Film cooling
Anisotropy
Thermal conductivity
分类号
V254.2 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
多变气热参数下大尺度槽深叶顶的流动换热特性
2
作者
王龙飞
张德伟
叶大海
常艳
毛军逵
韩省思
机构
南京航空航天大学能源与动力学院
中国航发湖南动力机械研究所
出处
《节能技术》
CAS
2024年第1期44-51,63,共9页
基金
国家两机重点专项项目(2017-Ⅲ-0010-0036)
中国博士后科学基金(2020TQ0147)
江苏省自然科学基金(BK20200454)。
文摘
为了研究具有渐缩型面凹槽在不同深度下叶顶间隙的流动换热特性,针对某一级高压涡轮,在发动机五种典型工况下通过改变其凹槽深度,采用k-ω湍流模型以及自适应湍流模拟方法(SATES)分别进行定常和非定常的数值仿真分析。研究结果表明,凹槽深度是影响间隙泄漏流动和叶顶换热特性的重要因素,同时该影响趋势也受涡轮工作状态的限制。相比于深凹槽,浅凹槽方案的间隙泄漏量明显降低,对应的涡轮动叶出口总压损失系数也有所降低,这在涡轮小流量状态时尤为明显。然而,深凹槽设计在降低叶顶热负荷方面表现更好,其中槽深0.8H方案比槽深0.1H方案的叶顶平均努塞尔数降低38.3%~95.3%。定常和非定常两种计算方法主要影响了间隙内局部泄漏量和叶顶前部热负荷的预测值,并未改变流动换热特性的分布趋势。
关键词
涡轮叶顶
渐缩型面凹槽
大尺度凹槽
间隙流动
叶顶换热
Keywords
turbine blade tip
shrinkage surface grooves
large scale groove
gap flow
blade tip heat transfer
分类号
V231.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
界面层及其建模方式对编织结构CMC材料导热系数影响研究
3
作者
叶大海
屠泽灿
李洋
毛军逵
赵陈伟
机构
中国航发湖南动力机械研究所
南京航空航天大学能源与动力学院
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期344-352,共9页
基金
国家自然科学基金青年基金(51906105)
江苏省自然科学基金青年基金(BK20190420)
+1 种基金
中国博士后科学基金(2018M642248)
国家科技重大专项(2017-Ⅲ-0001-0025)。
文摘
针对编织结构陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composite,CMC)中基体、纤维束和界面层等组分的不同传热特征,以及考虑到界面层结构极薄的尺寸特征,探究了界面层及其在细观结构代表单元中的引入方式对编织结构CMC材料内部热量传输特征和各向异性导热系数的影响。研究中对比分析了不考虑界面层、含隐式界面层和含显式界面层等三种代表性体积单元模型的温度场、热流密度场及各向异性等效导热系数,获取了界面层导热系数对CMC材料整体导热系数的影响规律。研究结果表明:编织结构CMC材料内部温度场存在明显的不均匀性,不同模型计算获取的热流密度场具有明显区别。同时基于三个模型获取的各向异性导热系数也具有较大差异,显示界面层方法预估精度较高。此外,随着界面层导热系数增加,CMC材料整体各向异性导热系数明显增加,其对水平经纱Y方向上等效导热系数的影响最大。
关键词
陶瓷基复合材料
编织结构
界面层
热分析
导热系数
各向异性
Keywords
Ceramic matrix composite
Braided structure
Interface
Thermal analysis
Thermal conductivity
Anisotropy
分类号
V231.1 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
陶瓷基复合材料编织结构参数对气膜冷却效果影响研究
朱爱玲
李洋
屠泽灿
叶大海
毛军逵
常焜
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
多变气热参数下大尺度槽深叶顶的流动换热特性
王龙飞
张德伟
叶大海
常艳
毛军逵
韩省思
《节能技术》
CAS
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
界面层及其建模方式对编织结构CMC材料导热系数影响研究
叶大海
屠泽灿
李洋
毛军逵
赵陈伟
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
0
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