短周期风洞中导叶压力面气膜冷却实验研究.pdf

《短周期风洞中导叶压力面气膜冷却实验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、短周期风洞中导叶压力面气膜冷却实验研究马晓飞，张丽，刘聪，樊剑博(西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072)FilmCoolingExperimentalResearchofVanePressureSurfaceinShortDurationWindTunnelMAXiaofei，ZHANGLi，LIUCong，FANJianbo(SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)摘要：在

2、短周期跨声速叶栅风洞中，采用放大相较平板和低速风洞中的实验，这里研究的雷的叶片模型，对具有单排气膜孔的导叶压力面54诺数从4O万～8O万，吹风比与上述文献基本相同，相对孤长后的换热系数和气膜冷却效率进行测量，并对上述文献未提及的压比的影响进行研究。研究雷诺数、压比以及吹风比的影响。结果表明，1实验装置及实验方法压比是影响表面压力系数的主要因素。关键词：短周期风洞；雷诺数；压比；吹风比；表实验在短周期跨声速叶栅风洞中进行，实验装面压力系数置的原理如图1所示。高压气源容积为140m。。中图分类号：V23

3、1．1电动阀起安全作用。快速阀实现实验的快速开启文献标识码：A与停止。调压阀用于维持实验过程中主流状态的文章编号：1001—2257(2014)09—0026—05稳定。节流阀、蝶阀和引射器共同调节叶栅进、出Abstract：Heattransfercoefficientandfilm口压力。实验段上游的大开角扩散段和稳压舱保coolingeffectivenessofsinglerowholeslocatedat证进入实验段气流的均匀性。风洞采用高压气源anenlar—gedvanepressur

4、esurfaceafter54rel—吹气和引射器吸气相结合的结构，拓宽实验雷诺数ativetothearclengthwereconductedinashort范围。风洞二次流系统气源同主流是分开的，由高durationwindtunne1．Studiedtheinfluenceof压气罐、阀门、流量控制器、电加热器和叶片内腔组Reynoldsnumber，pressureratioandblowingrati—成。实验设备信息与参考文献[-13]基本相同。o．Theresultssuggestt

5、hatthepressu—reratioisthemainfactoraffectingthepressurecoefficientdistribution．Keywords：shortdurationwindtunnel；Reyn—oldsnumber；pressureratio；blowingratio；surface大staticpressurecoefficient0引言提高涡轮前燃气温度是增加发动机推重比的有效途径之一，它对叶片材料耐温极限以及冷却问题提出了新的要求。目前叶片热防护多采用气

6、膜图I短周期风洞实验装置冷却技术，因此，研究叶片型面的气膜冷却特性显该风洞实验段主要参数：入口截面尺寸为513得特别重要。国外针对影响气膜冷却特性的不同mm×120mm，有效工作时间大于5S，叶片个数为因素已经进行了大量研究n。5个，基于叶栅弦长的进口雷诺数Re范围1．0×10收稿日期：2014一O5—13～16．0×10，出口马赫数Ma范围0～1．6，空气流·26·《机械与电子32014(9)短周期风洞中导叶压量范围0．5～20．0kg／s。口总压和出口静压；Pc，分别为冷气和主流的密实验叶栅的主

7、要几何参数：叶片弦长为122度；，分别为冷气和主流的速度。mm，轴向弦长为70mm，叶栅栅距为87．5mm，叶表面静压采用表面压力系数为：高为120mm，进气角为9O。，出气角为15。。实验段C一鱼(4)平面如图2所示。钡4量换热和气膜冷却的叶片由‘Pn—pP为当地表面静压；P为叶栅进口总压；P为PEEK材料制成，叶片压力面布置有6路热电偶，位于气膜孔轴线上，气膜孔位置和热电偶布局如图3叶栅进口静压。实验中表面热流和气膜冷却效率可为：所示。实验段入口处布置有O．1mm的热电偶测q一h(Taw—T)(

8、5)量主流总温。测量表面静压的钢制叶片表面布置T—个有直径为O．5mm的静压孔(压力面9个)，采用压一(6)力扫描阀测量。热电偶和压力扫描阀的采样频率T口是绝热壁温；为冷气温度；为主流恢分别为10kHz和100Hz。表1为放大实验叶片模复温度。型气膜孔排几何参数。其中，S为孔中心位置的相在Re一4．0×10，6．0X10，8．0×10和PR对弧长；P／D为孑L排内气膜孔间距与孔径之比；N一1．2，1．4，2．0，以及Br一0．5，1．0，1．5，2．0状态为孑L数；0