刘建华
- 作品数：9 被引量：29H指数：3
- 供职机构：中国人民解放军海军工程大学船舶与动力学院更多>>
- 发文基金：国防科技技术预先研究基金国家自然科学基金“十一五”国防预研基金更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理交通运输工程金属学及工艺航空宇航科学技术更多>>
- 氧化层增厚对涡轮导叶热障涂层残余应力的影响被引量：2
- 2017年
- 为了获得氧化层增厚对热障涂层残余应力的影响规律,在前期采用热流耦合方法研究热障涂层温度场的基础上,考虑温度相关的热障涂层各层材料特性,分析了多循环、氧化层(TGO)热生长以及蠕变累积作用下涂层的残余应力。结果表明:经过50个热循环后,氧化层厚度在叶片尾部高温区域最大;当TGO厚度大于2μm时,TGO厚度越大,陶瓷面层内靠近界面附近的最大主应力增量越大,易导致陶瓷面层在界面附近出现断裂失效。TGO热生长还造成靠近氧化层/粘结层的界面区域内粘结层的Mises等效应力增大,致使粘结层再次进入塑性屈服的可能性增大;TGO热生长对导叶合金材料应力分布的影响可以忽略。
- 刘建华刘永葆刘莉贺星
- 关键词：热障涂层导叶残余应力
- 燃气轮机热障涂层高温腐蚀研究综述被引量：12
- 2017年
- [目的]为了梳理燃气轮机热障涂层服役过程中的高温腐蚀问题,[方法]对燃气轮机热障涂层腐蚀类型和提高抗腐蚀性能的方法分别进行了归纳分析,并展望了提高热障涂层抗腐蚀性能的发展方向。[结果]经归纳分析,燃气轮机热障涂层腐蚀类型主要包括:陶瓷层高温相变、粘结层氧化、盐雾腐蚀、CMAS腐蚀以及燃料杂质腐蚀。提高热障涂层抗腐蚀性能的方法主要有:发展新的抗高温腐蚀涂层材料、进行涂层表面防腐处理、改变涂层系统结构以及提高燃气轮机辅助清洁功能。[结论]未来开发性能优异的新材料仍是提高热障涂层抗腐蚀性能的主要方向,而改进涂层结构设计、材料纳米化对提升热障涂层抗腐蚀性能有很大潜力。随着陶瓷基复合材料的发展,对涂层的高温腐蚀研究将逐步从热障涂层转向环境障涂层(EBC)。
- 刘永葆刘建华余又红贺星刘莉
- 关键词：燃气轮机热障涂层高温腐蚀
- 环境温度和进气压力损失耦合作用下的燃气轮机性能
- 2012年
- 采用变比热容并考虑油气比变化对系统的影响,建立了一种非线性的考虑容积惯性的双轴燃气轮机动态仿真模型。基于不同的工况,获取进气系统的压力损失变化规律;并耦合燃气轮机在不同环境温度下的实际运行需求,对燃气轮机的性能进行了仿真研究和计算。结果表明:随着燃气轮机工况的增加,进气系统的压力损失按接近2次方规律增加;在高温和高工况条件下,燃气轮机的有效输出功率和热效率下降明显。所得结果可为燃气轮机的优化设计和使用提供理论基础和决策参考。
- 刘子陵周密刘建华刘永葆贺星
- 关键词：燃气轮机环境温度
- 涡轮叶片多层结构热障涂层隔热效果分析被引量：6
- 2017年
- 为了获得叶栅流场作用下涡轮叶片热障涂层隔热性能,建立了带多层结构热障涂层的高压涡轮导叶模型,采用热流耦合方法计算热障涂层系统温度场,对叶片不同部位的涂层隔热效果,以及厚度和主流进口温度对隔热效果的影响进行研究。结果表明:涂层实际隔热效果在叶片吸力面最好,在尾部最差,在压力面沿顺流方向渐好。虽然涂层表面温度不同,但涂层内部的温降幅度与涂层表面温度的相关性不大,在吸力面涂层内部的温度降幅斜率最大,在尾部最小。隔热面层厚度每增加0.1 mm使合金平均温度约降低30℃。涂层隔热效果对主流进口温度较敏感,主流进口温度的变化与基底合金温降指标变化呈线性关系。
- 刘建华刘永葆贺星余又红刘莉
- 关键词：热障涂层隔热效果高压涡轮导流叶片
- 基于统计学检验指标的燃气轮机部件特性方程拟合次数的选择被引量：3
- 2011年
- 针对燃气轮机在数学建模过程中难以确定其部件特性方程最优拟合次数的问题,提出了采用统计学检验指标确定特性方程最优拟合次数的方法。最优拟合次数的选择,使得拟合方程既防止由于拟合次数过高,将测量数据中的噪声也纳入拟合模型,又避免了拟合次数太低所引起的结果粗糙。结果表明:综合运用拟合检验指标,避免了由经验选择拟合次数的局限性,并为特性方程最优拟合次数的选取提供了理论依据。
- 赵雄飞刘永葆贺星刘建华
- 关键词：燃气轮机
- 热障涂层TGO热生长和TC烧结强化模拟
- 2018年
- 为模拟涡轮叶片热障涂层在不均匀温度场作用下热生长氧化层（TGO）的热生长和陶瓷面层（TC）的烧结强化,采用时间和温度相关的TGO热生长模型,建立TC烧结强化的增量本构模型,并通过ABAQUS子程序CREEP和UMAT予以实现.结果表明：发生显著TGO增厚和TC弹性模量强化的区域与不均匀温度场的高温区域相符合.在0-200 h内,TC最大弹性模量增大了74.567 GPa,并使得叶盆和叶背中后部TC热应力水平明显增大;TGO最大厚度增加了2.29μm,使得周向和径向抵抗热失配的承载截面增大,降低了TGO热应力水平;而TGO热生长和TC烧结对粘结层（BC）和合金材料的热应力几乎没影响.
- 刘建华刘永葆刘莉贺星
- 关键词：热障涂层涡轮导叶
- 进排气压力损失耦合作用下的船用燃气轮机性能研究被引量：2
- 2012年
- 基于不同的燃气轮机运行工况,获得进排气系统的压力损失变化规律。运用容积惯性法建立了三轴燃气轮机动态仿真模型,考虑船用燃气轮机进排气压力损失作用,对燃气轮机的性能进行仿真研究。数值实验结果表明:随着燃气轮机工况(其值为运行工况功率与额定工况功率之比)的增加,进排气系统的压力损失按近二次方规律增加;燃气轮机的输出功率损失也随工况增加而增大,并呈现非线性特性;热效率同样因进排气压力损失的影响而下降,但在0.8工况左右损失最大,总体也呈现非线性特性。所得结果可为燃气轮机的性能修正、运行管理和优化设计提供参考。
- 刘建华刘永葆贺星赵雄飞
- 关键词：燃气轮机
- 气膜冷却涡轮导叶热障涂层热应力的数值模拟
- 2018年
- 基于CFD模拟获得的气膜冷却涡轮导叶不均匀温度场,考虑TGO热生长增厚和合金材料的塑性和蠕变行为,对涂层热应力进行了模拟。结果表明,高温区域出现在叶盆和叶背中后部,以及叶栅入口处端壁边缘,涂层使得叶身处合金材料最高温度下降了30℃。在高温工作初期,涂层热应力集中范围更广,易发生早期开裂,而随着高温时间累积,合金材料的蠕变和塑性行为减小了涂层及合金的应力集中范围,并在200~400 h内趋于稳定。TC在叶身处的应力集中区出现在邻近尾缘区域、叶背最大曲率处,以及进气边靠近上下端壁的气膜孔区域;在端壁处的应力集中区初期主要出现在叶栅入口处的进气侧边缘和上端壁气膜孔区域,高温工作时间累积后仅集中在上端壁气膜孔区域。TGO热生长区域应力集中明显,400 h后厚度达到4.79μm,易诱发涂层剥落。
- 刘建华刘永葆刘莉贺星
- 关键词：热障涂层热应力气膜冷却涡轮导叶数值模拟
- 燃气轮机起动过程热障涂层的应力数值分析被引量：4
- 2018年
- 考虑了热障涂层在服役过程中发生的陶瓷层烧结和氧化层增厚作用,对燃气轮机起动过程中涂层热应力进行了数值研究。通过瞬态传热模拟获得起动过程温度场,运用顺序热应力耦合求解起动过程热应力。其中起动初始的陶瓷层烧结和氧化层增厚状态,通过预先模拟高温烧结和氧化层增厚过程来获得,并通过ABAQUS子程序分别实现。结果表明,起动过程中涂层瞬态温度场的变化主要受燃气温度的变化规律所影响。起动过程未见热应力激增现象,陶瓷层烧结和氧化层增厚主要对起动初期,尤其是起动过程的初始残余应力有重要影响,对起动过程中后期的影响可忽略。烧结对陶瓷层和粘结层的热应力均有较大影响,而氧化层增厚对陶瓷层热应力的影响很小,但其对粘结层热应力的影响比烧结更大。
- 刘建华刘永葆刘莉贺星
- 关键词：燃气轮机热障涂层起动过程热应力
