【技术实现步骤摘要】
疲劳蠕变交互损伤的燃气轮机透平叶片寿命评估模型
本专利技术涉及燃气轮机叶片寿命评估
，尤其涉及疲劳蠕变交互损伤的燃气轮机透平叶片寿命评估模型。
技术介绍
燃气轮机被广泛运用于航空航天、舰船、能源和交通等工业和军事领域，其透平叶片是燃气轮机服役安全领域研究的一项重要内容。随着设计、制造和操作水平的不断提高，正常服役状态下发生的组织性能损伤(主要表现为蠕变以及蠕变-疲劳交互作用下的性能退化)将成为限制透平叶片寿命的主要因素。此外，透平叶片在工作过程中，由于高温、工况变化和高速旋转，受到交变的热应力、气动力和离心力的作用，易于发生疲劳-蠕变交互损伤进而影响叶片的工作寿命。因此，有必要对透平叶片进行可靠性分析，以保证燃气轮机透平叶片工作的安全性。关于透平叶片可靠性的已有研究，常常是根据应力和强度的幅值或者平均值粗略地估算叶片的可靠性，并且未考虑应力、强度等因素的动态变化，势必使计算结果产生较大的误差，降低了可靠性估计的准确性。然而，在透平叶片的实际工作中，随着载荷的循环作用，叶片的应力和强度常常表现出一定的分散性。因而...
【技术保护点】
1.一种疲劳蠕变交互损伤的燃气轮机透平叶片寿命评估模型的建模方法，其特征在于，所述评估模型包含叶片温度模型、叶片应力模型和蠕变-疲劳交互损伤模型。/n
【技术特征摘要】
1.一种疲劳蠕变交互损伤的燃气轮机透平叶片寿命评估模型的建模方法，其特征在于，所述评估模型包含叶片温度模型、叶片应力模型和蠕变-疲劳交互损伤模型。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述叶片温度模型中冷却膜和气体沿径向被划分为若干小室，所述小室的数量取决于温度分布的不均匀性，同一所述小室内每个位置的温度相同；第i层传热的气膜冷却效率为：
式中：Tg为燃气入口温度；Taw为绝热壁面的温度；Tco,inj为形成气膜的冷却空气喷离叶片时的温度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述叶片温度模型建模时引入了热障涂层、气膜冷却和金属壁厚的影响；
主流燃气从冷却膜到所述热障涂层的传热为：
所述热障涂层向叶片金属外壁导热：
叶片金属外壁向内壁导热：
叶片金属内壁向冷却空气对流换热：
冷却空气吸热量：
式中：H是叶片的高度，y是径向距离叶根y(0≤y≤H)，h是对流换热系数，λ是导热系数，t是厚度，Sg是气体和叶片接口的周长，Scl是冷却空气和叶片接口的周长，Gcl是冷却空气的流量，nch为蛇形通道的圆柱通道个数，np为返回通道数。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据公式(3)-公式(7)计算冷却空气与外部金属的温度分布为：
此时，
ac＝Scl/Sg(11)
φcl＝Scl/s(12)
式中：φcl是叶片的弦长，Bi是毕渥数，根据所述公式(1)和公式(8)迭代可得冷却空气Tcl(y)的温度分布，根据所述公式(9)计算外表面金属的温度分布。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述叶片应力模型包括离心应力、气动应力和热应力，所述离心应力的计算公式为
式中：AA是Ⅰ部分底部截面的横截面面积。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述气动应力建模时，静压差引起的压力为：
FP＝ΔP·Ash,rt(14)
式中：ΔP为叶片进口与...
【专利技术属性】
技术研发人员：周登极，韦婷婷，黄大文，张会生，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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