熱障塗層抗沖蝕性能評價及抗沖蝕熱障塗層的設計與製備檢視原始碼討論檢視歷史

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熱障塗層抗沖蝕性能評價及抗沖蝕熱障塗層的設計與製備本成果發明了一種 對熱障塗層高溫沖蝕率模型的訓練方法和具有熱障塗層的渦輪葉片沖蝕工況的模擬方法。訓練方法包括：建立待擬合的沖蝕率模型；基於器件樣品的熱障塗層不同沖蝕角度下和不同速度的沖蝕顆粒下的沖蝕率，得到熱障塗層高溫沖蝕率模型。沖蝕工況模擬方法包括：建立與渦輪葉片幾何模型相對應的外流場模型；對外流場模型進行組裝等處理，生成流體計算域模型；基於熱障塗層高溫沖蝕率模型對流體計算域模型進行計算，得到外流場燃氣速度場數據、沖蝕顆粒運動軌跡數據和熱障塗層被沖蝕量數據。本成果將商用有限元軟件作為平台，成本低，能同時考慮燃氣中夾帶不同粒徑沖蝕粒子和渦輪葉片的複雜幾何形狀的關鍵因素，定量預測渦輪葉片熱障塗層沖蝕失效。

技術原理、技術要點

（1）技術原理

從能量守恆角度出發，考慮熱障塗層的微觀結構的層狀特性對沖蝕的影響，結合脆性斷裂理論，建立考慮沖蝕顆粒速度、衝擊角度以及塗層硬度和斷裂韌性等參數的局部區域沖蝕模型。基於建立的局部區域沖蝕模型，應用氣固兩相流數值模擬技術模擬真實發動機內吸入的顆粒在葉柵之間對渦輪葉片表面多次碰撞的隨機性，這一隨機性進一步傳遞到對塗層的沖蝕破壞中，隨後模擬出全葉面熱障塗層沖蝕破壞分布。

（2）技術要點

通過使用簡單工況熱障塗層沖蝕試驗技術和發動機葉珊間燃氣及粉塵流動的數值模擬技術，代替真實發動機掛片試驗，來評價渦輪葉片熱障塗層耐沖蝕性能。

（3）實施關鍵點

通過簡單工況沖蝕試驗獲得熱障塗層局部區域沖蝕模型；基於準確的燃氣出入口邊界條件和數值模擬獲得燃氣流動和粉塵運動狀態。

（4）技術優勢

節約評價渦輪葉片熱障塗層耐沖蝕性能的時間和金錢成本，縮短了發動機的研製周期。

應用對象

XX型渦軸發動機 應用規模：試製 應用時間：2018年 取得的效果：節約了評價熱障塗層耐沖蝕性能的時間和金錢成本，縮短了發動機的研製周期。