摘要：建立了一个涉及结构、气动、传热、振动、强度和寿命等学科的涡轮冷却叶片多学科设计优化系统,进行了单孔薄壁冷却叶片的多学科设计优化.提出了单孔薄壁冷却叶片的参数化造型方法,叶片叶型采用5次多项式构造,气动与传热为三维耦合分析;叶片体积平均温度与最高温度为优化目标,强度、振动和寿命等学科相关参数为约束,模拟退火与序列二次规划组合算法进行叶片参数空间寻优,在保持冷却气体流量不变的条件下,优化提高了冷却效果,降低了叶片材料的性能要求.

摘要：涡轮叶片叶顶排尘孔用于清除冷气中掺杂的尘粒,以保证气膜孔和冲击孔的可靠工作,但排尘孔射流引起叶顶流动和传热问题。采用参数化方法建立有、无排尘孔涡轮冷却叶片几何模型,基于包含叶片主体、主燃气通道和三腔回流式内冷却通道的全局模型,采用流热耦合数值分析,开展排尘孔对涡轮冷却叶片叶顶流动与传热问题的初步研究。研究结果表明,对比有、无排尘孔叶片,排尘孔射流可降低叶顶平均温度约25 K;冷却通道对流换热作用和叶顶排尘孔射流可使叶顶平面降温400～600 K,冷却效果与冷却通道冷气流量和尘孔结构在叶顶位置相关;排尘孔叶顶射流对叶顶间隙高温燃气泄漏具有阻碍作用,可以提高叶片总压恢复系数约0.5%～1.5%,随着冷气流量的增大,这种作用增强;尘孔结构设计应兼顾射流对叶顶流动与传热的共同影响。

摘要：提出了一种基于函数解析的变壁厚涡轮冷却叶片参数化设计方法。根据叶片外型线上定义的若干参数点,采用三次样条插值方法得到叶片壁面厚度分布函数,再通过计算得到冷却通道型线上离散数据点,在CAD平台下建立了变壁厚涡轮冷却叶片参数化模型。为实现涡轮冷却叶片的自动设计优化和多学科设计优化,获得更佳的叶片设计方案奠定了基础。

摘要：针对典型涡轮冷却叶片,利用工业CT扫描、3D激光扫描、相关点云处理软件和三维建模软件,重构三维模型,进行高质量的网格划分,合理设置边界条件,对涡轮一级动叶进行气热耦合数值模拟分析。结果表明:该一级动叶叶身温度分布均匀,最高温度约935℃,低于材料可承受的温度,出现在前缘叶顶处,为涡轮叶片冷却结构的优化设计提供参考。

摘要：以某型新设计船用燃气轮机高压涡轮动叶拟备用的冷却流路方案为研究对象,采用全三维流热耦合方法研究了不同冷却通道形式对涡轮叶片换热的影响。比较了3种方案,方案Ⅰ的优点在于消除了叶片顶部凸台的高温区域,截面平均温度及冷却效果均可接受;方案Ⅱ充分利用冷气与金属温差叶片冷却效果与截面平均温度分布较好。方案Ⅲ强化了叶身中段换热。结果表明,通道形式对叶片表面的温度分布作用明显,同时也影响着叶片的冷却效果,以及截面平均温度沿叶高的分布。本研究成果为该涡轮叶片冷却流路的选用提供了理论依据。

摘要：新型冷却结构的提出、冷却叶片自动化造型技术的实现、流热耦合分析理论和技术的发展、学科耦合理论的提出、结构设计理论的创新、近似技术的应用以及基于计算机硬件高速发展的软件平台的开发使得涡轮冷却叶片在设计质量、设计效率等方面都有了极大的提高,从而大大提高整个发动机的性能,促进了整个航空工业的发展。

摘要：透平进口的温度的升高对热效率的改进有重大影响。但是在透平叶片的冷却系统、材料力隔热涂层均保持不变的情况下,燃气轮机工作温度升高会导致冷却介质流量的增加。而冷却介质消耗量的增加会降低机组的热效率。因此,为了实现高温燃气轮机,必须开发更有效的冷却系统。更耐用的基材和更有效的隔热涂层。

摘要：根据稳态热传导的相关理论,建立了透平冷却叶片温度场和热应力场的四面体三维有限元分析模型和方法,并在此基础上建立了透平冷却叶片振动特性三维有限元分析方法,开发了相关计算软件。对某航空发动机透平高压第1级冷却叶片在不同工作条件下的振动特性进行了计算分析,同时研究了热应力、温度场、转速等对叶片振动特性的影响,表明本文中所建立模型和方法是科学、合理和精确的,为开展透平冷却叶片的设计和振动安全性评价奠定了基础。

摘要：平行肋扰流通道是高温透平叶片常用的冷却结构。本文通过批量(约1000次)的气热耦合数值计算对不同几何结构平行肋扰流冷却通道的流动与耦合传热特性进行研究.对于固定压差通道,存在使固体外壁温度最低的肋片布置形式及对应的最优冷气量,针对某重型燃机动叶设计了不同肋片角度的平行肋扰流冷却通道并进行了气热耦合数值计算,表明60°肋能在最小的冷气量下取得最强的换热,验证了机理研究的结论.