[发明专利]一种燃气轮机燃烧室壁面冷却特性测量装置的模化方法

权利要求书

1.一种燃气轮机燃烧室壁面冷却特性测量装置，其特征在于，包括：热流进气段、冷流进气段、试验段以及气体排放段，所述热流进气段、所述冷流进气段以及所述气体排放段依次连通，所述冷流进气段与所述试验段之间通过冷却结构模型上的冷却孔相连通；

所述冷却结构模型为平板结构，用于模拟所述燃气轮机燃烧室壁面，所述平板结构的冷却孔的孔径、孔间距以及开孔率分别与所述燃气轮机燃烧室壁面的冷却孔的孔径、孔间距以及开孔率一致，所述平板结构的导流环间距与与所述燃气轮机燃烧室壁面的导流环间距一致；

气体燃料进入所述热流进气段，并经过所述热流进气段进入所述试验段；冷空气进入所述冷流进气段，并经过所述冷却结构模型进入所述试验段；所述试验段内的气体进入所述气体排放段，并经所述气体排放段排放到所述装置的外部；

所述试验段的末端设置有热电偶穿引座，所述气体排放段设置有激光入射窗口，所述试验段设置有红外热成像测量窗口和可视化观测窗口。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热流进气段与所述试验段之间设置有热流整流孔板。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷流进气段包括冷流集气腔和冷流腔，所述冷流集气腔与所述冷流腔之间设置有冷流整流孔板，所述冷却结构模型设置在所述冷流集气腔与所述试验段之间，所述冷空气依次经过所述冷流集气腔和所述冷流腔，然后进入所述试验段。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体排放段的进气方向与所述试验段内气体燃料的流动方向相同，所述气体排放段的进气方向与所述气体排放段的出气方向相反。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述试验段外部覆有隔热层。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热流进气段、所述冷流进气段以及所述气体排放段为一体化结构。

7.一种燃气轮机燃烧室壁面冷却特性测量装置的模化方法，其特征在于，包括：

将燃气轮机燃烧室壁面模化为平板结构，所述平板结构作为所述燃气轮机燃烧室壁面冷却特性测量装置的冷却结构模型，所述平板结构上开有冷却孔和导流环，所述平板结构的冷却孔的孔径、孔间距以及开孔率分别与所述燃气轮机燃烧室壁面的冷却孔的孔径、孔间距以及开孔率一致，所述平板结构的导流环间距与与所述燃气轮机燃烧室壁面的导流环间距一致；

根据所述燃气轮机燃烧室实际工况下热流则雷诺数确定所述燃气轮机燃烧室壁面冷却特性测量装置热流侧的压力、温度和速度；以及

根据所述燃气轮机燃烧室实际工况下的热流侧毕渥数确定所述冷却结构模型的材料和厚度。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述燃气轮机燃烧室实际工况下热流侧雷诺数确定所述燃气轮机燃烧室壁面冷却特性测量装置热流侧的压力、温度和速度包括：

计算实际工况下热流侧雷诺数；

令实际工况下热流侧雷诺数与所述燃气轮机燃烧室壁面冷却特性测量装置热流侧雷诺数一致；以及

根据所述燃气轮机燃烧室壁面冷却特性测量装置热流侧雷诺数确定所述燃气轮机燃烧室壁面冷却特性测量装置热流侧的压力、温度和速度。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述燃气轮机燃烧室实际工况下的热流侧毕渥数确定所述冷却结构模型的材料和厚度包括：

根据公式计算所述燃气轮机燃烧室的毕渥数Bi，其中，h为所述燃气轮机燃烧室壁面的对流换热和热辐射的耦合传热系数，t_w为所述燃气轮机燃烧室壁面的厚度，λ为所述燃气轮机燃烧室壁面的导热系数；

令所述燃气轮机燃烧室壁面冷却特性测量装置热流侧毕渥数与所述燃气轮机燃烧室实际工况下的热流侧毕渥数一致；

根据所述燃气轮机燃烧室壁面冷却特性测量装置热流侧毕渥数确定所述冷却结构模型的材料和厚度。

10.权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

采用无量纲综合冷却效率对模化结果进行验证。