陶瓷基复合材料平板端壁气膜冷却特性数值研究

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在极高温度的航空发动机热端部件当中使用陶瓷基复合材料(CMC)替换传统金属材料可大幅提高部件的耐温极限、降低部件重量并减少冷却空气使用量.然而,CMC复杂的内部结构带来的各向异性导热的特点导致其温度分布完全不同于传统的合金材料,因此CMC的热分析是部件设计验证乃至更广泛应用的关键难题.本文基于热固耦合数值模拟手段并采用等效传热系数法将CMC平板端壁导热系数等效为X,Y,Z三个方向的宏观等效传热系数,研究了主传热方向与次传热方向导热系数比(R)、主传热方向与主流方向夹角(γ)与平板端壁冷效分布之间的关系.当平板导热系数呈现各项异性特征时,平板端壁表面冷却带朝着主传热方向发生扭曲,R越大扭曲现象越明显.γ=0°展向平均冷效峰值相比γ=90°要低15％～16％,而下游中心线冷却效率峰值则要高出11.1％～26.2％.对于无气膜覆盖的冷气出口上游区域,冷却带对主传热方向以及导热系数比的变化更为敏感.
作者：陈麒好 杜昆 孟宪龙 王力泉 梁庭睿 李华容 刘存良
作者单位：西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072;西北工业大学陕西省航空动力系统热科学重点实验室西安710129;西北工业大学西北工业大学-喀山国立技术大学先进航空发动机热结构国际联合实验室,西安710129西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072;西北工业大学太仓长三角研究院江苏太仓215400;西北工业大学陕西省航空动力系统热科学重点实验室西安710129;西北工业大学西北工业大学-喀山国立技术大学先进航空发动机热结构国际联合实验室,西安710129西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072;西北工业大学太仓长三角研究院江苏太仓215400;西北工业大学陕西省航空动力系统热科学重点实验室西安710129西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072
母体文献：第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛论文集
会议名称：第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛  
会议时间：2021年12月1日
会议地点：成都
主办单位：中国科协航空发动机产学联合体
语种：chi
分类号：V23TP3
关键词：航空发动机  平板端壁  气膜冷却  陶瓷基复合材料
在线出版日期：2021年12月28日
基金项目：
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