Теплопроводность и температурное состояние термобарьерных покрытий охлаждаемых деталей ГТД (газотурбинного двигателя) - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Теплопроводность и температурное состояние термобарьерных покрытий охлаждаемых деталей ГТДОсновные обозначения x, y, z - продольное, по нормали (к стенке) и поперечное направления теплового потока, соответственно; Тст.г, Тст.охл - температуры поверхностей стенки со стороны горячего газа и охлаждающего воздуха, которые измеряются в опытах; ТМ1, ТМ2, ТМ3 - температуры металлической стенки, на которую наносится ТБП, рассчитанные с учетом перемычек между поровыми полостями; Тдоп - допускаемая температура стенки; q - плотность теплового потока через стенку; ?осн- коэффициент теплопроводности основного материала стенки; N - количество циклов изменения по времени тепловой нагрузки; hпп - высота поровой полости между микрослоями ТБП; ?ТБП, ?подсл, ?осн толщина собственно ТБП, его подслоя и основного материала (охлаждаемой стенки); hперем - высота перемычки между микрослоями; ?пп - длина (ширина) поровой полости, имеющей по расчетной модели в плане форму квадрата; ?пер - длина (ширина) перемычки между поровыми полостями, имеющими по расчетной модели в плане форму квадрата; тперем - расстояние между соседними перемычками, а также между соседними поровыми полостями в продольном (поперечном) направлении; F - площадь расчетного элемента; ?МСЛ - коэффициент теплопроводности микрослоя ТБП; ?пр - приведенная степень черноты системы тел (в нашем случае - микрослоев); С0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела; x/s, x/d - относительное продольное расстояние от сечения вдува; s, d - высота щели и диаметр отверстия, соответственно; s - эквивалентная высота щели; b - хорда профиля лопатки.Важное место в этих исследованиях уделено анализу теплопроводности покрытий и расчету их температурного состояния. Выявлена относительная стабильность во времени значений коэффициента теплопроводности, термического сопротивления и микроструктуры плазмонапыленных в атмосфере ТБП на основе диоксида циркония при испытании их на 1000 циклов знакопеременной тепловой нагрузки в условиях, близких к натурным. Разработана модель теплового расчета термобарьерных покрытий, учитывающая его микроструктуру, теплофизические параметры воздуха, а также закономерности переноса теплоты в микрослоях и микрополостях для конструирования термобарьерных покрытий с программируемым по поверхности охлаждаемой детали тепловым сопротивлением. Соискатель участвовал в проведении опытных исследований, выполнил обработку и анализ полученных опытных данных, разработал и верифицировал расчетную модель ТБП, выполнил численное моделирование теплофизических и геометрических параметров термобарьерных покрытий для деталей ГТД с различными системами охлаждения. Поэтому для проектирования таких покрытий с заданными микроструктурными и теплофизическими параметрами необходимо разрабатывать расчетные модели, позволяющие определять температурное состояние охлаждаемых деталей с ТБП в реальных условиях их эксплуатации.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах

1. Басаргин И.В. Теплопроводность термобарьерных покрытий / А.В. Ильинков, А.В. Щукин, Т.А. Ильинкова, И.В. Басаргин, Р.В. Валиев // Изв.вузов. Авиационная техника, - 2009.- №3. - С.54 - 58.

Работы, опубликованные в других изданиях: 2. Басаргин И.В. Численное моделирование теплопроводности термобарьерных покрытий / А.В. Ильинков, И.В. Басаргин // Труды XVII Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и теплообмена в аэрокосмических технологиях» М.: МЭИ, -2009., т.2.-С. 194-196.

3. Басаргин И.В. К исследованию теплозащитных покрытий деталей ГТД / А.В. Ильинков, И.В Басаргин // Сборник материалов XIX Всероссийской межвузовской научно-технической конференции “Электромеханические и внутренние процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий”. Часть 2. КВАКУ. Казань, -2007.,-С. 190-191.

4. Басаргин И.В. Теплопроводность термобарьерных покрытий при термоциклических испытаниях. / А.В. Ильинков, Т.А. Ильинкова, А.В. Щукин, И.В. Басаргин, Р.Р. Валиев // Сборник материалов XX Всероссийской межвузовской научно-технической конференции “Электромеханические и внутренние процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий”. Часть 2. КВАКУ. Казань, -2008.-С. 46-47.

5. Басаргин И.В. Расчет толщины термобарьерного покрытия при переменных граничных условиях. / А.В. Ильинков., А.В. Щукин, И.В. Басаргин // Сборник материалов XXI Всероссийской межвузовской научно-технической конференции “Электромеханические и внутренние процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий”. Часть 2. КВАКУ. Казань,-2009. -С. 62-64.

6. Басаргин И.В. Численное моделирование теплопроводности термобарьерных покрытий. / А.В. Ильинков, А.В. Щукин, Р.Ф. Бассариев //Сборник материалов XX Всероссийской межвузовской научно-технической конференции “Электромеханические и внутренние процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий”. Часть 2. КВАКУ. Казань. -2008. - С. 43-44.

7. Басаргин И.В. Расчетная модель температурного состояния термобарьерных покрытий. / И.В. Басаргин, А.В. Кауров // XV Туполевские чтения. Международная молодежная научная конференция. Труды конференции. Том I. КГТУ (КАИ). Казань, -2007. -С. 317-318.

8. Басаргин И.В. Верификация математической модели температурного состояния термобарьерных покрытий. / И.В. Басаргин, А.В. Кауров // XVI Туполевские чтения. Международная молодежная научная конференция. Труды конференции. Том I. КГТУ (КАИ). Казань,-2008. -С. 277-278.

9. Басаргин И.В. Термоциклические испытания термобарьерных покрытий. /Р.Р. Валиев, И.В. Басаргин, А.В. Кауров // XVI Туполевские чтения. Международная молодежная научная конференция. Труды конференции. Том I. КГТУ (КАИ). Казань, -2008. -С. 279-280.

10. Басаргин И.В. Термобарьерные покрытия деталей ГТД. / И.В. Басаргин// Материалы докладов. Нижегородская сессия молодых ученых. Технические науки Секция «Машиностроение»: Н.Новгород №12 -2007. -С.46-47.

11. Басаргин И.В. Термобарьерные покрытия в двигателях ГПА. / И.В. Басаргин // Материалы докладов. VII Всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина г. Москва, -2007. секция 4, подсекция 4.1 -С. 11-12.

Размещено на .ru