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第1章 透平叶片传热及冷却原理 1

1.1 概述 1

1.2 透平叶片冷却 5

1.2.1 基本原理 5

1.2.2 内部冷却 7

1.2.3 外部冷却 8

1.2.4 综合冷却技术 10

1.3 透平叶片传热 11

1.3.1 叶片外部传热 12

1.3.2 叶片内部结构传热 27

1.4 透平叶片冷却技术研究方法 46

1.4.1 透平叶片冷却技术研究路线 46

1.4.2 透平叶片冷却技术研究方法 52

参考文献 55

第2章 光滑叶片表面传热 56

2.1 中高截面换热系数分布 56

2.1.1 光滑导叶表面传热 57

2.1.2 光滑动叶表面传热 61

2.2 全表面换热系数分布 64

2.2.1 光滑导叶表面传热 66

2.2.2 光滑动叶表面传热 67

2.3 结束语 70

参考文献 70

第3章 气膜冷却特性基础研究 71

3.1 圆柱形孔气膜冷却特性及机理 71

3.1.1 气膜冷却机理 72

3.1.2 气膜冷却效率分布特性 76

3.1.3 对流换热系数分布特性 79

3.1.4 流阻特性 83

3.2 扩张型孔气膜冷却特性及机理 83

3.2.1 气膜冷却机理 84

3.2.2 气膜冷却效率分布特性 86

3.2.3 对流换热系数分布特性 90

3.2.4 流阻特性 95

3.3 收缩扩张型气膜孔冷却特性及机理 96

3.3.1 气膜冷却机理 96

3.3.2 气膜冷却效率分布特性 99

3.3.3 对流换热系数分布特性 102

3.3.4 流阻特性 104

3.4 交叉射流孔气膜冷却特性 105

3.4.1 交叉孔流动机理 107

3.4.2 交叉孔气膜冷却效率 110

3.4.3 交叉孔气膜冷却换热系数 113

3.4.4 交叉气膜孔结构的流量系数 117

3.5 凹槽出口气膜孔冷却特性 118

3.5.1 凹槽孔流动传热机理 119

3.5.2 凹槽孔气膜冷却效率分布特性 120

3.5.3 凹槽孔气膜换热系数分布特性 123

3.6 结束语 125

参考文献 126

第4章 透平叶片表面气膜冷却特性 130

4.1 叶片前缘气膜冷却特性 130

4.1.1 叶片前缘圆柱形孔气膜冷却特性 131

4.1.2 叶片前缘水滴形孔气膜冷却特性 141

4.2 叶片表面气膜冷却特性 149

4.3 叶片尾缘半劈缝气膜冷却特性 157

4.3.1 尾缘半劈缝垂直后台阶结构气膜冷却特性 158

4.3.2 带斜面尾缘半劈缝气膜冷却特性 172

4.4 结束语 180

参考文献 180

第5章 透平叶片内部带扰流肋通道传热特性 182

5.1 鳃区带肋有出流通道 185

5.1.1 气膜孔位置对传热的影响 186

5.1.2 肋角度对传热分布的影响 193

5.2 中弦区带肋有出流通道 195

5.2.1 出流孔位置的影响 196

5.2.2 肋角度的影响 199

5.3 完整带肋内冷通道 202

5.3.1 压力分布特性 203

5.3.2 传热特性 210

5.4 结束语 215

参考文献 215

第6章 透平叶片内部冲击传热特性 218

6.1 旋流冲击通道传热特性 218

6.1.1 流场结构 220

6.1.2 传热分布 221

6.1.3 冲击雷诺数对传热特性的影响 222

6.1.4 出流比对传热特性的影响 224

6.2 直冲击通道传热特性 228

6.2.1 流动结构 228

6.2.2 传热分布 229

6.2.3 孔间距对传热特性的影响 230

6.2.4 出流比对传热特性的影响 237

6.2.5 各个面平均换热系数关系 239

6.3 阵列冲击通道传热特性 240

6.3.1 传热分布 240

6.3.2 雷诺数对靶面传热的影响 242

6.3.3 侧向出流比对靶面传热特性的影响 243

6.4 结束语 245

参考文献 245

第7章 透平叶片内部扰流柱强化传热特性 247

7.1 圆柱形扰流柱阵列流动传热 247

7.1.1 扰流柱布局的影响 247

7.1.2 流动方向的影响 249

7.1.3 梯形通道扰流柱阵列传热特性 251

7.1.4 旋转的影响 256

7.2 非圆柱形扰流柱阵列流动传热 261

7.2.1 不同形状扰流柱结构 261

7.2.2 扰流柱形状对传热的影响 261

7.2.3 扰流柱形状对压力系数的影响 264

7.2.4 不同形状扰流柱的综合性能对比 265

7.3 冲击扰流柱结构流动传热 266

7.4 结束语 267

参考文献 268

第8章 透平叶片冷却结构及热分析计算 271

8.1 概述 271

8.1.1 冷却结构 271

8.1.2 冷却介质 272

8.1.3 热分析计算概述 276

8.2 透平叶片外传热计算 276

8.2.1 无气膜透平叶片外传热计算 276

8.2.2 有气膜透平叶片外传热计算 280

8.3 透平叶片内传热计算 287

8.3.1 叶片内冷系统的网络化 287

8.3.2 分支流动传热控制方程组 288

8.3.3 腔室掺混控制方程组 291

8.4 透平叶片壁温计算 293

8.5 叶片冷却结构及热分析计算 294

8.5.1 简单冷却结构叶片热分析计算 294

8.5.2 复合冷却结构叶片热分析计算 299

8.5.3 通道壁冷结构叶片热分析计算 303

8.5.4 气汽双工质冷却叶片热分析计算 311

8.6 结束语 314

参考文献 315

第9章 叶片传热及冷却效率实验的相似原理 318

9.1 实验的相似性条件 318

9.1.1 几何相似 318

9.1.2 运动相似 319

9.1.3 动力相似 320

9.1.4 热相似 320

9.2 相似定律及准则数 321

9.2.1 相似三定律 321

9.2.2 准则数的物理意义 322

9.3 对流传热模拟实验应遵循的原则 328

9.3.1 相似分析 328

9.3.2 因次分析 338

9.4 叶片综合冷却效率模拟实验应遵循的原则 341

9.4.1 对流传热条件下的综合冷却效率实验 341

9.4.2 考虑热辐射影响的综合冷却效率实验 345

9.5 结束语 348

参考文献 349

第10章 透平叶片传热实验测量技术与理论 350

10.1 传热测量技术介绍 350

10.1.1 热电偶测温技术 350

10.1.2 热电阻测温技术 351

10.1.3 液晶全表面测温技术 353

10.1.4 红外热像仪全表面测温技术 354

10.2 单参数传热测量 356

10.2.1 稳态传热测量 356

10.2.2 非稳态传热测量 357

10.3 双参数传热（气膜冷却）测量 359

10.3.1 稳态传热测量 359

10.3.2 非稳态传热测量 362

10.4 双参数传热（高速流）测量 366

10.4.1 表面热流密度的测量 366

10.4.2 无气膜表面换热系数和恢复温度测量 368

10.4.3 有气膜表面换热系数和冷却效率测量 370

10.5 结束语 372

参考文献 372

第11章 数值模拟 374

11.1 湍流时均控制方程 374

11.2 动量扩散湍流模型 376

11.3 热量扩散湍流模型 378

11.3.1 常值湍流普朗特数热量扩散模型 378

11.3.2 剪切层型气膜冷却的热量扩散湍流模型 380

11.3.3 贴壁型气膜冷却的热量扩散湍流模型 383

11.4 结束语 386

参考文献 386

第12章 后记 388

索引 390

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