摘要：气冷涡轮叶片结构复杂,高温高速燃气与冷却气体的复合使得叶片的表面温度分布极不均匀.冷效试验是检验气冷涡轮叶片冷效设计优劣的主要方法,也为避免叶片超温提供基础的设计数据,冷效试验过程中涡轮叶片表面的真实温度测量成为关键.薄膜热电偶紧密贴附在被测物体表面,厚度仅为几微米,可以准确、快速地获取涡轮叶片的表面温度信息,是航空发动机高温测试领域急需的关键技术,然而我国至今尚未工程化应用.本文在前期单质型贵金属基薄膜热电偶研究基础上制备了Pt-Ir薄膜热电偶涡轮叶片试验件,标定结果表明薄膜热电偶具有优异的稳定性和测温精度.在高温高压流场环境下开展冷效试验,获得了冷效试验全流程温度数据,薄膜热电偶测温数据整体趋势与环境温度一致.薄膜热电偶测温数据表明,涡轮叶片的表面温度与极近空间内的温度存在明显差异,越靠近涡轮叶片表面温度越低.此外,靠近冷却气膜孔的位置温度较低,叶片尾缘位置温度较高,叶背中间位置的温度变化主要受高温高速燃气的温度影响,叶片尾缘位置的温度变化主要受高温高速燃气流量的影响.本文利用薄膜热电偶实现了冷效试验全过程涡轮叶片表面温度的准确获取,突破了地面试车台叶片冷效试验温度“测不准”或“测不到”的技术瓶颈,该项技术的工程应用将为涡轮叶片冷效正向设计优化、寿命预测、失效分析等提供关键数据支撑.

摘要：针对大尺寸低压涡轮导叶利用现有冷效试验设备扇形试验段内仅能布置3个叶片、叶栅通道流动周期性无法保证的问题,采用CFD方法分析了周期性无法保证的主要原因,为试验件排气测量段导流板引起测试叶片吸力面激波干涉和流动分离。对比研究4种导流板优化方案发现,采用截断导流板的方案可以消除测试叶片激波干涉,改善扇形叶栅通道流动周期性,使叶片表面流动状态接近理论设计。采用气热耦合计算的叶片壁面温度分布与试验结果吻合良好,验证了优化设计的有效性,为类似大尺寸涡轮叶片扇形叶栅及冷效试验件的设计提供了一种优化思路。

摘要：本文较为详细地介绍了通用型涡轮叶片冷效试验专用蜗壳舱的研制过程,经调试试验证实,蜗壳舱的各项指标都达到了设计要求。蜗壳舱的研制成功,提高了我国涡轮叶片冷效试验能力,降低了试验成本,缩短了冷效试验周期,试验效益明显提高。