Введение
Глава 1. Проектирование систем охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин 10
1.1. Охлаждаемые детали газовых турбин и их конструктивные особенности 10
1.2. Процесс проектирования охлаждаемых лопаток газовых турбин. 27
1.3. Математическое моделирование теплового состояния охлаждаемых лопаток газовых турбин 35
1.4. Методы верификации математических моделей охлаждаемых лопаток газовых турбин. 45
1.5. Анализ возможностей аддитивных лазерных технологий для изготовления моделей охлаждаемых лопаток 54
1.6. Цель работы и решаемые задачи. 60
Глава 2. Методики проектирования с использованием физического моделирования на ранних этапах создания охлаждаемых лопаток 64
2.1. Проектирование охлаждаемых лопаток газовых турбин с опережающий верификацией тепловых и гидравлических моделей 64
2.2. Критерии верификации гидравлической и тепловой модели лопатки 69
2.3. Верификации тепловой модели лопатки с конвективной системой охлаждения. 77
2.4. Верификации тепловой модели лопатки с конвективно -пленочной системой охлаждения. 83
Глава 3. Исследование объектов физического моделирования элементов лопаток, изготовленных селективным лазерным плавлением 94
3.1. Материал для изготовления моделей и определение его характеристик 94
3.2. Модернизация установки с жидкометаллическим термостатом 99
3.3. Исследование влияния шероховатости поверхности моделей на точность определения тепловых и гидравлических характеристик каналов охлаждения 104
3.3.1. Сравнительные экспериментальные исследования теплогидравлических характеристик гладких каналов изготовленных с использованием SLM - технологии и фрезерованием 104
3.3.2. Сравнительные экспериментальные исследования теплогидравлических характеристик каналов с поперечным ребром, изготовленных с использованием SLM - технологии и фрезерованием 107
Глава 4. Апробация методики на примере проектирования элементов внутренней полости сопловой лопатки 112
4.1. Исследование теплообмена входной кромки лопатки с циклонной схемой охлаждения 112
4.1.1. Модели канала охлаждения входной кромки 112
4.1.2. Гидравлические характеристики моделей 114
4.1.3. Анализ результатов тепловых испытаний и построение критериальных зависимостей. 115
4.2. Исследование теплообмена в моделях задней полости лопатки с различными интенсификаторами теплообмена 122
4.2.1. Геометрические характеристики моделей задней полости лопатки 122
4.2.2. Гидравлическая модель каналов и результаты гидравлических испытаний. 126
Глава 5. Верификация тепловой и гидравлической моделей рабочей лопатки турбины двигателя АЛ-31СТН 142
5.1. Разработка и изготовление модели лопатки для тепловых испытаний 142
5.2. Гидравлическая модель лопатки, моделирование потокораспределения охладителя в каналах 144
5.3. Анализ результатов испытаний модели лопатки в жидкометаллическом термостате 151
5.4. Верификация и уточнение тепловой модели лопатки 156
5.5. Сравнение результатов испытания прототипа с результатами испытания натурной лопатки, изготовленной литьем в серийном производстве 163
Заключение 171
Список сокращений и условных обозначений 174
Список литературы 175
