8YSZ熱障涂層隔熱性能及熱沖擊性能的數(shù)值研究.pdf

1、以燃氣輪機為核心的天然氣發(fā)電體系能夠有效的解決我國經(jīng)濟與社會發(fā)展過程中產(chǎn)生的能源與環(huán)境問題，同時以燃氣輪機為核心動力的艦船飛機對促進我國國防航空事業(yè)的發(fā)展有重要作用。熱障涂層的應用能夠有效對燃氣輪機熱端部件進行熱防護，有利于提高燃氣透平進口溫度、增加燃機的熱循環(huán)效率與輸出功率，延長透平使用壽命，因而對燃氣輪機綜合性能的增強具有重要價值。隨著燃氣輪機進一步向高燃氣進口溫度發(fā)展，具有高性能的熱障涂層已成為燃機的一個重要組成部件。
　　

2、隔熱性能和使用壽命是熱障涂層的兩大關鍵評價指標，同時由于熱障涂層的熱沖擊性能對其使用壽命有很大影響，因此本文就熱障涂層的隔熱性能及熱沖擊性能展開研究。為了研究涂層內(nèi)部微結(jié)構(gòu)對其隔熱性能的影響規(guī)律，本文基于多孔介質(zhì)的數(shù)值構(gòu)造方法，獲得了不同內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的涂層模型。同時提出了建立在一定邊界條件假設下的傳熱分析模型，開發(fā)了基于涂層微結(jié)構(gòu)傳熱計算的有限差分模擬程序，對涂層內(nèi)部熱量傳遞過程以及其隔熱性能進行研究。基于此程序，計算了涂層孔隙粗細、孔隙

3、大小及孔隙方向等涂層微結(jié)構(gòu)布置對其等效導熱系數(shù)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：層狀結(jié)構(gòu)涂層孔隙細長化能明顯降低其等效導熱系數(shù)，增強其隔熱性能，而柱狀結(jié)構(gòu)涂層則有著相反的影響規(guī)律；不同結(jié)構(gòu)涂層其等效導熱系數(shù)隨著孔隙大小變化規(guī)律有所差異，但涂層孔隙細小化均能使得涂層內(nèi)部各區(qū)域等效導熱系數(shù)及穩(wěn)態(tài)導熱溫度場分布均勻，有利于涂層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；隨著孔隙水平夾角增大，涂層等效導熱系數(shù)呈現(xiàn)正弦曲線變化規(guī)律。
　　同時，本文以典型的雙層涂層結(jié)構(gòu)形式為基礎模型，運用