編號：CYYJ043512
篇名：陶瓷基復合材料編織結構參數對氣膜冷卻效果影響研究
作者：朱愛玲 李洋 屠澤燦 葉大海 毛軍逵 常焜
關鍵詞： 陶瓷基復合材料 編織角度 截面尺寸 氣膜冷卻 各向異性 導熱系數
機構： 南京航空航天大學能源與動力學院 中國航發(fā)湖南動力機械研究所中小型航空發(fā)動機葉輪機械湖南省重點實驗室 南京航空航天大學材料科學與技術學院
摘要： 針對陶瓷基復合材料(CMC材料)在航空發(fā)動機高溫部件中應用時的冷卻需求,考慮到CMC材料內部非均質非均勻結構和熱物性特征與均質金屬材料的巨大差異,探究了CMC材料編織結構幾何參數對氣膜綜合冷卻效果的影響,研究中以三維五向編織CMC材料為例,建立了反映材料內部細觀編織結構的平板氣膜全尺寸計算模型,從細觀紗線尺度引入各組分熱物性參數,計算分析了不同編織角度和纖維束截面尺寸等幾何特征參數對氣膜綜合冷效的影響規(guī)律。研究結果表明,纖維束由于導熱系數相對較高成為平板內部的主要熱量傳輸通道,編織角發(fā)生變化時纖維束方向也隨之改變,進而影響材料內部熱量傳輸通道及整體各向異性等效導熱系數。本文計算工況下,在氣膜孔下游0~10D (D為氣膜孔直徑)區(qū)域,編織角度為40°時氣膜綜合冷效相對較高;在遠離氣膜孔區(qū)域,氣膜板的冷卻效果隨著編織角度的增大而減弱。纖維束截面尺寸的改變對氣膜綜合冷效的影響較小,但是隨著纖維束截面尺寸的增加,平板內部溫度更加均勻。
