一种抗热辐射的叶片试验设备的液冷壁制造技术

本发明专利技术提供了一种抗热辐射的叶片试验设备的液冷壁，包括外壁、内壁以及所述外壁和所述内壁共同形成的冷却介质夹层，还包括：导热层，设于所述内壁的内侧面；反射层，设于所述导热层的内侧面以反射热辐射；以及导热件，所述导热件的一端与所述导热层连接，所述导热件的另一端贯穿所述内壁并设置在所述冷却介质夹层内。本发明专利技术可以防止燃气出现过冷效应失去大量能量，进而保证了叶片温度场的模拟精度和试验结果的可信度。验结果的可信度。验结果的可信度。

【技术实现步骤摘要】
一种抗热辐射的叶片试验设备的液冷壁


[0001]本专利技术涉及涡轮叶片试验设备
，尤其是涉及一种抗热辐射的叶片试验设备的液冷壁。

技术介绍

[0002]对于航空发动机来说，涡轮前燃气温度值是其关键性能。目前，新一代大推重比小涵道涡轮风扇发动机的涡轮前温度已经上升到2000开尔文左右，这使得发动机的性能在获得巨大跃升的同时，也对零部件的设计和运行提出了更高的要求。
[0003]涡轮叶片作为直接受到高温燃气热冲击，并且是产生发动机主要推力的部件，其性能一直受到广泛关注。了解、测试和量化涡轮叶片的性能，尤其是量化其在燃气热冲击下的性能，可以直接影响到航空发动机的整机设计，是至关重要的。
[0004]目前，一般运用叶片热机耦合试验段装置测试涡轮叶片的热冲击性能，该试验装置主要模拟发动机涡轮叶片受燃气热冲击的高温高压环境，采用高压气罐在管道前端供气，起到相当于航空发动机进气道和压气机的作用。高压气流经燃烧室燃烧后变成高温燃气，经管道冲击放置于试验段中的涡轮叶片，燃气管道呈折线形状，这是为了模拟类似于叶片迎风角的条件。
[0005]燃气热冲击不但对涡轮叶片提出了严峻的考验，同时也考验着燃气管道壁面的性能。为了避免在试验或测试结束前，且未得到涡轮叶片受热冲击的试验数据时，燃气管道壁面受热应力和剪切应力先行开裂而导致试验失效，所以需要对壁面进行降温制冷处理。
[0006]目前，类似试验装置中通常采用水冷形式对燃气管道壁面进行降温，避免其受燃气热冲击而失效，但这相应地带来了一个问题：一般来说，水冷壁面与燃气接触的内壁面由高温合金制成，高温合金表面经热处理后形成氧化层，导致表面的辐射吸收率达到0.9以上，会快速高效吸收高温燃气和测试叶片的热辐射，并通过冷却水(液)将热辐射能带走，导致燃气出现过冷效应，失去大量能量，试验装置因此无法较好地对受试叶片模拟出真实的高温燃气热冲击环境，从而使得叶片温度场的模拟精度降低，最终导致试验结果的可信度下降。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种抗热辐射的叶片试验设备的液冷壁，旨在降低燃气的热辐射损失。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0009]一种抗热辐射的叶片试验设备的液冷壁，包括外壁、内壁以及所述外壁和所述内壁共同形成的冷却介质夹层，还包括：
[0010]导热层，设于所述内壁的内侧面；
[0011]反射层，设于所述导热层的内侧面以反射热辐射；以及
[0012]导热件，所述导热件的一端与所述导热层连接，所述导热件的另一端贯穿所述内
壁并设置在所述冷却介质夹层内。
[0013]本说明书公开的一些实施例中，所述导热件位于所述冷却介质夹层内的一端与所述外壁的内侧面接触或具有间距。
[0014]本说明书公开的一些实施例中，所述导热件位于所述冷却介质夹层内的部分呈圆柱状、棱柱状、螺旋状和弹簧状中的一种或多种组合。
[0015]本说明书公开的一些实施例中，所述内壁与所述导热层接触的侧面开设有凹陷部，所述导热件贯穿所述内壁后，所述导热件的端部嵌入式设置在所述凹陷部内。
[0016]本说明书公开的一些实施例中，所述导热件有多个。
[0017]本说明书公开的一些实施例中，所述反射层的材质为金。
[0018]本说明书公开的一些实施例中，所述导热层和/或导热件的材质均为铜。
[0019]本说明书公开的一个实施例中，所述内壁的材质为高温合金或不锈钢。
[0020]综上所述，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0021]本专利技术在内壁的内侧面设置导热层，并在导热层设置贯穿内壁的导热件，导热件将热量传递到冷却介质夹层，从而对内壁进行降温；本专利技术在导热层的内侧面设置反射层，可有效反射高温燃气的热辐射，防止了内壁与燃气的接触面附近出现过冷效应，从而保证叶片温度场的模拟精度和试验结果的可信度。
附图说明
[0022]本为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术中所涉及的抗热辐射的叶片试验设备的液冷壁的应用场景图。
[0024]图2为本专利技术中所涉及的抗热辐射的叶片试验设备的液冷壁的结构示意图。
[0025]图3为本专利技术中所涉及的水平向正螺旋面的示意图。
[0026]图4为本专利技术中所涉及的纵向正螺旋面的示意图。
[0027]图5为本专利技术中所涉及的普通弹簧的示意图。
[0028]图6为本专利技术中所涉及的同轴弹簧的示意图。
[0029]图7为本专利技术中所涉及的导热件端部呈圆台状或棱台状的示意图。
[0030]图8为本专利技术中所涉及的凹陷部的示意图。
[0031]图9为本专利技术中所涉及的耐高温弹簧的示意图。
[0032]图10为本专利技术中所涉及的多个导热件通过分布位置影响冷却介质的流动路径的示意图。
[0033]附图标记：
[0034]100、叶片试验设备；110、进气通道；120、燃气通道；130、排气通道；140、液冷壁；141、外壁；142、内壁；143、导热层；144、反射层；145、导热件；146、冷却介质夹层；147、凹陷部；148、耐高温弹簧。
具体实施方式
[0035]为在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本专利技术实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
[0036]下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本专利技术实施例的不同结构。为了简化本专利技术实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术实施例。此外，本专利技术实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
[0037]下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。
[0038]图1示出了本专利技术一些实施例的抗热辐射的叶片试验设备的液冷壁的应用场景图。
[0039]如图1所示，在一些应用场景中，叶片试验设备100包括进气通道110、燃气通道120、排气通道130和液冷壁140。
[0040]进气通道110用于通入高温燃气。
[0041]燃气通道120用于模拟待测叶片在实际工作中所处于的高温环境和所受的离心力载荷。
[0042]排气通道130用于排走测试后的高温燃气。
[0043]液冷壁140用于环绕进气通道110的内部腔体和排气通道130的内部腔体，以对进气通道110和排气通道130进行降温冷却。
[0044]在本说明书中，高温特指1500K以上的温度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗热辐射的叶片试验设备的液冷壁，包括外壁、内壁以及所述外壁和所述内壁共同形成的冷却介质夹层，其特征在于，还包括：导热层，设于所述内壁的内侧面；反射层，设于所述导热层的内侧面以反射热辐射；以及导热件，所述导热件的一端与所述导热层连接，所述导热件的另一端贯穿所述内壁并设置在所述冷却介质夹层内。2.根据权利要求1所述的抗热辐射的叶片试验设备的液冷壁，其特征在于，所述导热件位于所述冷却介质夹层内的一端与所述外壁的内侧面接触或具有间距。3.根据权利要求1所述的抗热辐射的叶片试验设备的液冷壁，其特征在于，所述导热件位于所述冷却介质夹层内的部分呈圆柱状、棱柱状、螺旋状和弹簧状中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：关鹏，吴承威，田晶，艾延廷，王志，姚玉东，何家宁，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：