超高速风洞温敏漆膜基结构传热特性分析

磷光热图技术是实现超高速风洞流场下飞行器模型表面热环境测量的关键技术之一,但目前仍缺乏温敏漆(TSP)膜基结构传热特性及膜基材料适用性的系统研究。本文开展了不同材料厚度的TSP膜基结构在不同流场工况下内部传热特性的数值仿真分析。针对超高速脉冲式和暂冲式风洞,分别研究了流场作用时间、表面热流密度和TSP层厚变化对不同材料体系膜基结构内部热扩散深度及表面温升的影响规律。结果表明:TSP膜基结构内部热扩散深度主要与模型材料热扩散率和流场作用时间有关,受热流密度和TSP层厚的影响较小;表面温升主要随热流密度和TSP层厚变化,且均呈正相关趋势。研究成果可为磷光热图在风洞试验应用中定制化设计膜基结构材料和厚度提供理论支撑。

面向热障涂层内部界面缺陷的快速检测装置

热障涂层(TBC)对燃气轮机涡轮叶片的保护起着至关重要的作用,但是其内部陶瓷层与黏结层界面易产生热氧化层和局部应力集中而诱发界面分层缺陷,严重危害TBC的服役安全,因此,实现TBC内部尤其是界面缺陷的无损快速检测对于叶片服役寿命评估具有重要工程意义。然而,现有的检测装置均不能满足无损、快速、精准以及便携的测量需求,为此本文开展了基于荧光成像的热障涂层内部界面缺陷的装置研究。本文基于荧光反射增强效应,设计搭建了采用同轴带通光路的检测装置。同时,探索了在荧光子层下方预制内部界面缺陷的实验方法,制备了用于验证方法与标定测量的预制界面缺陷TBC试样。最后,将所研制的检测装置应用于识别所制备样品的内部缺陷,通过对不同横向尺寸、形状与厚度预制缺陷的准确识别检测,验证了装置的有效性与适用性。