[發明專利]葉柵氣膜冷卻試驗的測量修正方法、裝置、設備及介質

在審

• 申請號: 202111492400.5
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114151148A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 張祎;李新宇;談蘆益
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: F01D21/00
• 分類號: F01D21/00;F01D5/18;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 李治東

本發明提供一種葉柵氣膜冷卻試驗的測量修正方法，應用于試驗件葉片，其上劃分有測量區域和測量修正區域，所述方法包括：獲取所述試驗件葉片的壁面溫度、外部流體溫度和冷氣溫度；通過計算分別得到所述測量區域對應的測量氣膜冷卻有效度和所述測量修正區域對應的修正氣膜冷卻有效度；基于測量修正模型，通過所述修正氣膜冷卻有效度對所述測量氣膜冷卻有效度進行修正，得到所述試驗件葉片的絕熱氣膜冷卻有效度。本申請采用集測量部分與測量修正部分于同一試驗件上的試驗測量方法，避免了大量重復性試驗，避免了實驗過程中拆裝試驗臺產生的一些不確定因素對實驗產生的負面影響。

技術領域

本申請涉及氣膜冷卻試驗技術領域，特別是涉及一種葉柵氣膜冷卻試驗的測量修正方法、裝置、設備及介質。

背景技術

隨著燃氣輪機透平進口溫度的不斷提高，其遠遠超過了葉片材料所能承受的極限溫度。因此，迫切的需要先進的冷卻技術來保障葉片的安全穩定運行。氣膜冷卻作為外部冷卻中一種重要的冷卻方式，如何提高氣膜冷卻效率，減小冷卻空氣供應量，對于提高燃氣輪機內效率有舉足輕重的作用。

氣膜冷卻技術是指從壓氣機中抽取冷氣通過強化對流換熱將葉片內部分熱量帶走，隨后自透平葉片的葉身或者端壁上的氣膜孔流出，冷氣由于流動的作用會粘附在壁面附近形成溫度較低的冷氣層，從而起到良好的高溫隔離作用并使葉片不被高溫燃氣燒蝕。

目前國內外已有的研究主要集中在平板上的氣膜冷卻，很少針對透平葉片特點的大曲率型面上氣膜冷卻的試驗研究：因缺少適用的計算模型，透平葉片冷卻設計的可靠性難以保證；且葉片表面曲率變化較大，葉片表面換熱強度也隨之有較大變化；葉片氣膜孔數量較多，對應葉片試驗件數量大，需要設計合理試驗方案，方便不同孔型葉片試驗件測量。

傳統葉柵實驗測量，往往采用一個未打印氣膜孔的試驗件作為空白對照，這樣往往在實驗過程中針對同一組試驗做空白對照時，需要對試驗件進行拆裝，且需要多次拍攝對照組，消耗大量實驗時間。且不同時間下，主汽管路相關參數可能會有些許差異，這樣傳統方法的測量并會產生較大的誤差。或者采用取兩氣膜孔間距部分氣膜冷效作為修正項的方法，這種方法多適用于孔間距較大的單排氣膜孔排列情況。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本申請的目的在于提供一種葉柵氣膜冷卻試驗的測量修正方法、裝置、設備及介質，用于解決現有技術中針對葉片大曲率型面上氣膜冷卻沒有適當修正模型，試驗過程需要多次重復且需要對試驗件進行拆裝，同時無法準確提高葉柵絕熱氣膜冷卻效率的技術問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本申請提供一種葉柵氣膜冷卻試驗的測量修正方法，應用于試驗件葉片，其上劃分有測量區域和測量修正區域，包括：獲取所述試驗件葉片的壁面溫度、外部流體溫度和冷氣溫度；通過計算分別得到所述測量區域對應的測量氣膜冷卻有效度和所述測量修正區域對應的修正氣膜冷卻有效度；基于測量修正模型，通過所述修正氣膜冷卻有效度對所述測量氣膜冷卻有效度進行修正，得到所述試驗件葉片的絕熱氣膜冷卻有效度。

于本申請的一實施例中，所述試驗件葉片沿其外部流體流向包括前端和后端，在靠近前端的一側設有供氣室；所述試驗件葉片的壓力面與吸力面上分別劃分有靠近所述供氣室的測量修正區域和遠離所述供氣室的測量區域；其中，所述測量區域設有一或多排氣膜孔，用于計算所述試驗件葉片對應不同曲率處的氣膜冷卻有效度；所述供氣室用于向所述氣膜孔提供冷氣并對其流量進行控制。

于本申請的一實施例中，所述測量區域和所述測量修正區域之間設有若干引壓孔，用于所述試驗件葉片不同曲率處壓力分布的測量和調節以及吹風比的計算。

于本申請的一實施例中，所述吹風比的計算公式為：其中，ρ_c、u_c分別為冷氣流的密度和速度；ρ_r、u_r分別為外部流體的密度和速度。