熱敏液晶測(cè)溫技術(shù)及其在平板氣膜冷卻實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用.pdf

1、作為一種有效測(cè)溫手段，熱敏液晶測(cè)溫技術(shù)在國(guó)外已被大量應(yīng)用于傳熱領(lǐng)域的研究。在國(guó)內(nèi)這項(xiàng)技術(shù)處于起步階段。熱敏液晶測(cè)溫技術(shù)具有測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、適合對(duì)流換熱面溫度測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。在本文中，以美國(guó)Hallcrest公司生產(chǎn)的SPN/R35C10W型可噴涂熱敏液晶材料為基礎(chǔ)，建立了基于色調(diào)技術(shù)的熱敏液晶定量測(cè)溫系統(tǒng)，并把其應(yīng)用于平板氣膜冷卻實(shí)驗(yàn)中。 熱敏液晶所呈現(xiàn)色彩的色調(diào)與溫度之間的關(guān)系可以用六次多項(xiàng)式進(jìn)行擬合。經(jīng)誤差分析測(cè)量精度在

2、95％置信區(qū)間內(nèi)可達(dá)0.8℃。實(shí)驗(yàn)研究表明相機(jī)軸線和待測(cè)平面法線之間夾角是影響標(biāo)定數(shù)據(jù)分布的重要因素，在夾角小于30°的條件下，可以忽略其帶來(lái)的影響。在有效測(cè)溫區(qū)間內(nèi)，不同的光強(qiáng)條件對(duì)標(biāo)定數(shù)據(jù)的影響可以忽略，光強(qiáng)設(shè)定應(yīng)以取得良好色彩呈現(xiàn)效果為佳。熱敏液晶在重新噴涂或者放置一段時(shí)間后，為提高測(cè)量精度應(yīng)對(duì)其進(jìn)行重新標(biāo)定。 氣膜冷卻是燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片的一種重要冷卻方法。在建立平板氣膜冷卻實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用熱敏液晶測(cè)量技術(shù)測(cè)量射流孔下

3、游的壁面溫度分布。本文中討論了不同吹風(fēng)比、不同射流孔長(zhǎng)徑比、不同射流注入角、不同復(fù)合角條件等因素對(duì)射流孔下游冷卻特性的影響。絕熱氣膜冷卻效率被作為衡量不同條件下氣膜冷卻性能優(yōu)劣的重要參數(shù)。 在低吹風(fēng)比條件下，與主流相比，射流動(dòng)量較低。受主流影響，射流容易貼附在射流孔下游表面，射流孔近孔區(qū)域取得良好的冷卻效果。高吹風(fēng)比條件下，由于射流動(dòng)量較高，在冷卻孔下游容易發(fā)生“吹離”和“再附”現(xiàn)象。在低射流孔長(zhǎng)徑比條件下(L/D=2)，由于射

4、流未能在孔內(nèi)充分發(fā)展，不同吹風(fēng)比條件下射流孔下游冷卻效率等值線的分布特點(diǎn)相似。通過(guò)設(shè)置不同的射流注入角條件來(lái)考察不同垂直方向速度分量對(duì)射流孔下游冷卻特性的影響。即使在只有垂直方向速度的條件下，低吹風(fēng)比時(shí)冷卻孔下游近孔區(qū)域等值線依然呈現(xiàn)錐形分布的特點(diǎn)。高吹風(fēng)比條件下，等值線近似直線分布。通過(guò)引入不同復(fù)合角考察在存在橫向速度分量的條件下對(duì)射流孔下游冷卻特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示復(fù)合角條件下的冷卻性能要優(yōu)于簡(jiǎn)單角條件，孔間區(qū)域獲得了較好的冷卻效