[发明专利]一种模拟燃气轮机叶片冷却结构的旋转实验段

权利要求书

1.一种模拟燃气轮机叶片冷却结构的旋转实验段，其特征在于，包括实验段外部挡板、实验段进出口、实验段内部结构，以及实验段加热和温度测量系统；其中，

实验段外部挡板包括实验段顶部挡板、实验段侧面挡板和实验段底部挡板，通流段整体结构被包裹在实验段外部挡板内；

实验段进出口包括实验段进口、实验段进口法兰和实验段出口，实验段进出口与实验段顶部挡板、实验段侧面挡板和实验段底部挡板的同一端相连；实验段进口的长度大于实验段出口的长度，以在实验段出口留有空间将实验气体排出实验段外；

实验段内部结构包括通流段盖板和通流段主板，由通流段盖板和通流段主板包围形成的内部空腔即为实验流道；通流段盖板为T型结构，且T型结构的支撑在尾部短于盖板整体长度，在通流段盖板与通流段主板之间留有空间，形成流道的转弯段，由通流段盖板和通流段主板包围将整个内部空腔划分为第一通流段、流道转弯段和第二通流段，由这三个通流段构成U型流道，实验过程中，气体或蒸汽由流道进口流入，经过第一通流段、流道转弯段和第二通流段，从实验段出口流出；

实验段加热和温度测量系统包括用于加热流道一侧的U型加热片和用于采集流道表面温度分布的测温系统；通流段主板底部镂空，且设计有凹槽，一侧镶嵌导热金属块，另一侧镶嵌U型加热片，导热金属块底部与U型加热片紧密贴合；U型加热片底部附有隔热保温层，用于减少U型加热片对外界的散热，以确保实验通流段获得恒定精确的热流密度，隔热保温层底部为实验段底部挡板；沿U型流道底部均匀分布的多块导热金属块镶嵌于通流段主板内，用于测量流道内壁面的温度，获取流道的温度分布情况，以评估燃机叶片实际工作状态下的传热性能。

2.根据权利要求1所述的一种模拟燃气轮机叶片冷却结构的旋转实验段，其特征在于，实验段外部挡板采用螺栓连接或者焊接的连接方式，实验段外部挡板的材料采用高强度高韧度的有机高分子透明材料。

3.根据权利要求1所述的一种模拟燃气轮机叶片冷却结构的旋转实验段，其特征在于，实验过程中，气体或蒸汽由实验段进口法兰进入实验段进口，经过位于实验段外部挡板内部的通流段，从实验段出口流出整个实验段；实验段进口法兰与焊接在旋转传热试验台主轴上的法兰采用螺栓配合及密封连接，以保证整体实验段连接的稳定性和密闭性，实验段的旋转面与主轴方向垂直。

4.根据权利要求1所述的一种模拟燃气轮机叶片冷却结构的旋转实验段，其特征在于，在T型结构的支撑中开设不同样式、不同数量的缝隙或孔类结构以及各种组合结构，以模拟带有连接桥或者孔的复杂通流结构；或者在T型结构的支撑面上设计有不同形式、不同分布的球窝球凸结构，用以模拟带有球窝球凸的复杂传热通道。

5.根据权利要求1所述的一种模拟燃气轮机叶片冷却结构的旋转实验段，其特征在于，在通流段主板底部开有凹槽，用于线路布置；导热金属块内镶嵌有金属热电偶片，金属热电偶片连接有信号线路，U型加热片连接有电流线路，多条线路集由通流段主板底部凹槽引出与旋转主轴上的导电滑环相连，再连接外部的热电偶测温显示设备以及用于给U型加热片提供电流的电源设备，以达到旋转状态下的导热金属块温度测量和为U型加热片提供恒定电流的效果，通过实时测量的温度分布可以对通流段的旋转传热进行瞬态分析。

6.根据权利要求1所述的一种模拟燃气轮机叶片冷却结构的旋转实验段，其特征在于，在用于低转速旋转冷却的实验中，各部件采用耐高温密封胶连接；用于中高转速旋转冷却的实验中，各部件采用螺栓连接提高强度。