航空发动机涡轮机匣温度试验对比验证研究

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1、第39卷第3期2013年6月航空发动机Aeroen西neVoL39No．3Jun．2013航空发动机涡轮机匣温度试验对比验证研究马文昌(海军装备部驻沈阳地区军事代表局，沈阳110031)摘要：涡轮机匣结构复杂且工作环境比较恶劣，直接利用发动机部件开展机匣表面换热规律研究难度极大。通过采用简化模型的基础研究结合某发动机部件试验验证的方式进行研究。在基础研究中，取涡轮机匣的1个周期性扇段作为研究对象，对机匣结构中的一些圆弧、倒角、倒圆等结构进行了简化，采用数值计算和瞬态液晶测试技术获得了涡轮机匣表面换热经验关系式；在验证试验中，针对某发动机部件，在压力和温度均接近发动机工况下进行试验，获得了涡轮

2、机匣表面换热情况，并对基础研究获得的经验关系式进行了验证。研究结果表明：基础研究获得的换热经验关系式在发动机部件试验中同样适用。应用的研究方法可供类似研究借鉴。关键词：涡轮机匣；换热；试验；航空发动机马文昌(1973)，男，工程师，从事航空装备监督管理工作。收稿日期：2013—04一18Tempe旧tureC0mparatiVeExper．mentonAeroengineTurbineCasingMAWen—chang(En百neA髓irsMilitaryRepresenta七iVeso伍ceofNavyinShenyangArea，Shenyang110031，Cllina)AbstraC

3、t：Duetothecomplicatedstructureandbadopemtionenvimnmentofturbinecasing，theheattmnsferlawwashardlystudiedbyenginecomponents．Basedonthesimplifiedmodelcombinedwithenginecomponentsthecasingexperimentalverification，takingtheturbinecasinglperiodicsectorastheresearchobject，Somearc，chamfer'矗lletstmctureofwa

4、ssimplified'andtheturbinecasingsudhceheattransferformulawaspresentedbythenumericalcalculationandtransientliquidcrystaltesttechnology．Anenginecomponentsweretested，whichpressureandtemperatureareclosetotheoperation．Theturbinecasingsurfaceheattmnsferwasobtainedandtheexperiencef0邢ulaofbasicresearchwasal

5、soverified．Thestudyresultsshowthattheheattmnsferfomulain山ebasicstudyisalsoapplicableintheenginecomponentstest，andtheapplicationstudymethodcanprovidereferencetosimilarstudying．KeywOrds：turbinecasin彤heattransfer；experiment；aeroengine0引言航空发动机涡轮机匣是控制发动机涡轮叶尖间隙的主要部件。在发动机设计阶段，如果能够准确预估其工作温度，进而获得机匣在发动机不同状态下

6、的变形量，对于涡轮叶尖间隙控制系统设计是有极大帮助的。涡轮机匣作为热端部件结构，其流动形式通常包含冲击、平板、凹槽、多孑L阵列等，换热规律也比较复杂。针对上述流动形式，国内外学者开展了大量研究㈣，但针对涡轮机匣结构进行的换热特性研究开展得较少。由于涡轮机匣工作环境温度高、流动复杂，在进行温度分析时，所采用的换热模型往往与实际结构差异较大川，导致很难准确预估机匣温度和变形，对于叶尖间隙的控制也就无法保证。为提高涡轮机匣温度分析精度，需要开展涡轮机匣表面换热规律研究。由于涡轮机匣结构复杂，直接利用发动机部件开展换热规律研究难度极大，为降低研究难度，提出了采用简化模型的基础研究结合发动机部件的试验

7、验证方式完成整个研究工作。本文对涡轮机匣结构进行了简化，采用数值计算【81和瞬态液晶测试技术191获得了涡轮机匣表面换热经验关系式，并在接近发动机工况下对所得到的经验关系式进行了验证。1流路介绍涡轮机匣位于涡轮转子外部，是发动机通过涡轮第3期马文昌：航空发动机涡轮机匣温度试验对比验证研究段的结构连接部分，是发动机主要承力部件之一，也是涡轮间隙控制的主要部件。典型涡轮机匣结构和流路分布如图l所示。涡轮机匣内部的