《跨音高速旋轉工況高壓渦輪凹槽葉尖冷卻實驗研究》是依託上海交通大學，由張強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：跨音高速旋轉工況高壓渦輪凹槽葉尖冷卻實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張強
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高壓渦輪動葉葉尖是航空發動機最易損壞的部分熱端零件之一，其冷卻設計直接關係到整機的效率、維護費用、壽命及安全。本項目將結合跨音風洞實驗和CFD計算分析，以典型高壓渦輪葉尖凹槽設計為研究對象,在接近發動機實際操作工況下，深入探索跨音流場中的冷卻氣流和泄漏流相互摻混及傳熱機理。針對發動機渦輪中的高速旋轉效應，將設計建造高速旋轉機匣實驗台，研究機匣相對運動對葉尖熱負荷及冷卻效應的影響。機匣不同相對運動速度、不同冷氣吹氣比及不同葉尖間隙等因素對凹槽葉尖傳熱的影響在研究工作中將得到詳細評估。不同實驗條件下的高質量高解析度凹槽葉尖表面傳熱分布雲圖將利用瞬態紅外熱成像技術獲得。三維CFD模擬結果將與實驗研究同步，與實驗數據進行驗證對比,並進一步探求造成傳熱變化的泄漏流氣動源頭。本項目的開展將有助於推動國產發動機葉尖冷卻技術的改進與革新。
結題摘要
高壓渦輪葉尖冷卻技術是航空發動機的一大設計難點，直接關係到整機性能，可靠性及壽命。 本項目選取典型高壓渦輪凹槽葉尖結構為研究對象，設計了多種不同形式葉尖冷卻結構，以跨音速風洞試驗以及CFD計算分析為研究手段，在接近發動機實際操作工況下，獲得了高質量高解析度的葉尖表面傳熱分布雲圖。以此為基礎，深入的探索了跨音流場中的冷卻氣流與泄漏流相互摻混的過程以及傳熱機理。項目執行過程中，重點針對高速條件下非穩態換熱測試技術的準確性做了深入的誤差分析。對傳熱實驗中涉及的溫比模化國過程也做了深入探討。項目通過數值模擬研究了高速旋轉效應對葉尖冷卻的影響，對其流動機理與實驗台構建思路進行了細緻分析。 本項目中成功調試了一套新型高速旋轉機匣試驗台，獲得了典型高壓渦輪動葉的葉尖溫度場，初步研究了相對運動對葉尖熱負荷的影響。本項目的開展，使得針對葉尖的試驗研究手段更為準確，對於葉尖冷氣與泄漏流的摻混及流動換熱機理的理解更為深入，有助於推動國產發動機葉尖冷卻技術的改進與革新。
