杨力
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阚瑞
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任静
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蒋洪德
工程热物理学报
燃气轮机高温透平内部冷却通道中弯头、肋片和气膜孔之间存在着复杂的交互作用。本文采用瞬态液晶技术对光滑通道、无抽吸的带肋通道和有气膜孔抽吸的带肋通道的表面传热分布和沿程压力损失进行了详细测量，同时采用RANS数值模拟方法研究其流场特性。结果表明180°弯头产生的大分离是压力损失的主要因素，45°斜肋片产生的螺旋形流动在弯头与大分离交互作用明显，气膜孔抽吸破坏孔附近边界层使得肋间传热而相对集中于孔附近。在13％抽吸量条件下，气膜孔抽吸降低V型通道中压力损失约20％，同时保持传热强化程度与无抽吸工况相同。
关键词:
气膜孔
,
肋片
,
内冷通道
,
传热系数
,
压力损失
李磊
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侯乃先
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敖良波
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王心美
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岳珠峰
稀有金属材料与工程
气膜冷却作为一重要的热防护技术广泛应用于涡轮叶片中,但是气膜孔的引入破坏了叶片的结构完整性,成为裂纹形核的重要区域.将镍基单晶叶片前缘气膜孔简化为平板模型,基于晶体塑性理论分析了多孔干涉下气膜孔的弹塑性力学行为,分析了孔边分切应力的分布规律；并比较了不同横向、纵向间距对气膜孔弹塑性行为的影响.结果表明多排气膜孔间存在着明显的应力干涉,高应力区出现在相邻两列气膜孔孔心连线区域,低应力区出现在同列气膜孔之间,呈现菱形分布.孔边八面体、十二面体、六面体滑移系均开动,最大分切应力出现在夹角0°/20°/30°的位置上；横向孔间距增加,孔边应力降低；纵向孔间距增加,孔边应力增加.六面体滑移系分切应力对载荷、孔间距变化最为敏感.
关键词:
涡轮冷却叶片
,
镍基单晶
,
气膜孔
,
多孔干涉
,
晶体塑性理论
梁建伟
,
温志勋
,
岳珠峰
稀有金属材料与工程
针对含不同倾角气膜孔的镍基单晶试件的蠕变损伤发展进行了数值模拟,研究了倾角对蠕变特性的影响.气膜孔的倾角分别为0°,15°,30°和45°.结果表明,倾角不同,气膜孔周围的分切应力分布也不同.当倾角为0°,15°和30°时,裂纹扩展方向为θ=±54°,而当倾角为45°时,裂纹沿着θ=±46°的方向进行扩展.倾角为30°的试件有最长的失效寿命.在气膜孔周围的高应力区,分切应力、Mises等效应力和沿拉伸方向的应力σ11均出现了应力松弛现象,且随着时间的延长,应力都达到了稳定值.此外,倾角也影响着蠕变损伤的分布,当倾角为0°,15°,30°和45°时,最大损伤点分别出现在与水平方向成0°,0°,13°和26°的位置.
关键词:
单晶高温合金
,
气膜孔
,
倾角
,
蠕变损伤
侯乃先
,
虞跨海
,
岳珠峰
稀有金属材料与工程
从单晶冷却叶片中取出一个包含气膜孔的单胞模型,在流体和传热分析的基础上,给出了含气膜孔模型的气动载荷和温度分布.建立了一个晶体有限元模型,根据不同取向的蠕变参数,对单胞模型进行蠕变及持久寿命分析.结果表明,气膜孔附近存在一个明显的温度梯度.温度梯度使模型的位移和等效应力的分布产生梯度.温度梯度对气膜孔周围蠕变持久寿命的影响比较大,且对[111]取向的蠕变持久寿命的影响要大于[001]方向.
关键词:
镍基单晶
,
温度梯度
,
气膜孔
,
蠕变持久寿命
胡春燕
,
刘新灵
,
陶春虎
,
曹春晓
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.05.015
研究在980℃/300MPa条件下不同气膜孔分布对DD6单晶气冷叶片模拟试样持久性能及断裂行为的影响.结果表明:在相同的温度和应力条件下,气膜孔的分布是影响模拟试样持久寿命的主要因素;随着气膜孔排数的增加,持久寿命呈规律性下降,而带1排孔、2排孔试样的持久寿命与不带孔的持久寿命略长.通过断口微观和金相组织观察发现,不带孔试样的断裂方式为微孔聚集型断裂,断口上分布着大量方形小平面特征,断口附近纵剖面上可见明显的心部裂纹;而带气膜孔试样的持久变形主要出现在气膜孔区域,断口整体氧化较严重,方形小平面特征减少,韧窝特征明显增加,断口附近纵剖面上气膜孔处均可见裂纹及氧化形貌.基于晶体塑性理论分析了不同孔分布下孔边应力的分布规律,模拟结果显示在气膜孔周边存在应力集中和应力重分布,数值模拟分析结果与试样的断裂位置及形貌吻合.
关键词:
DD6单晶高温合金
,
气冷叶片
,
气膜孔
,
持久性能
,
断裂行为
胡春燕
,
刘新灵
,
陶春虎
,
曹春晓
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.001282
利用带不同电液束加工气膜孔分布的DD6单晶气冷叶片模拟试样,研究其在常温下的高周疲劳性能,并对试样断口及断口侧面形貌进行宏观与微观观察.结果表明:在相同的实验条件下,气膜孔的存在对试样高周疲劳寿命的影响较大,无孔试样的平均寿命约为带3排孔试样的4倍,但是气膜孔布局对疲劳寿命的影响相对较小.通过断口宏观与微观观察发现,无孔试样呈线源特征,而1~3排孔试样裂纹均从气膜孔附近起源,呈多源特征.根据断口和晶体学理论推测,对于无孔、1排孔和多排孔试样的中间部位,裂纹沿{001}滑移面扩展;而对于多排孔试样的上下2排孔孔周的裂纹沿{111}滑移面扩展.采用有限元方法分析4种不同试样孔边应力场的分布规律,数值模拟分析结果与试样的断裂位置及形貌吻合.
关键词:
DD6单晶高温合金
,
气冷叶片
,
气膜孔
,
疲劳性能
,
断裂行为
