Czasopismo | RUDY I METALE NIEŻELAZNE | Rocznik 2016 - zeszyt 2

MODELOWANIE ROZKŁADU TEMPERATURY W POWŁOKOWYCH BARIERACH CIEPLNYCH

10.15199/67.2016.2.4

ANNA JASIK

nr katalogowy: 96835
10.15199/67.2016.2.4

W artykule przedstawiono przykład zastosowania obliczeń numerycznych metodą elementów skończonych, jako narzędzia charakteryzującego rozkład temperatury w powłokowych barierach cieplnych o różnego rodzaju ceramicznych warstwach izolacyjnych. Dokonano analizy rozkładu temperatury w powłokach o różnej grubości. Założono zastosowanie konwencjonalnego tlenku cyrkony modyfikowanego tlenkiem itru (8YSZ) oraz nowego typu materiału ceramicznego z grupy tzw. pirochlorów o wzorze La2Zr2O7. Słowa kluczowe: rozkład temperatury, powłokowa bariera cieplna, MES MODELLING OF TEMPERATURE DISTRIBUTION IN THE THERMAL BARRIER COATINGS The paper presents an example of application of numerical calculations using finite element method as a tool of temperature distribution characterization in thermal barrier coatings based on different type pf outer ceramic insulation layers. The paper shows the results of the temperature distribution in ceramic layers with different thickness. As an outer layer the conventional yttria stabilized zirconia (8YSZ) and pyrochlore type material with formula La2Zr2O7 were used. Keywords: temperature distribution, TBC, FEM Wprowadzenie Konieczność zwiększenia sprawności turbin silników lotniczych, a także turbin gazowych stacjonarnych, wymaga poszukiwania rozwiązań, które umożliwiłyby podniesienie temperatury pracy krytycznych części silników wykonanych z nadstopów niklu podczas eksploatacji [5]. Zwiększenie sprawności osiąga się głównie poprzez wzrost temperatury gazów na wylocie z turbiny. W silnikach lotniczych temperatura gazów w komorze spalania osiąga wartość 1500°C [7], podczas gdy temperatura topnienia stopów niklu wynosi ok. 1450°C. Jednym z rozwiązań przyjętych dla zwiększenia sprawności turbin mogłoby być wykorzystanie wysokotopliwych stopów metali: niobu lub molibdenu, jednakże ich wadą jest duża skłonność do korozji. Wobec tego opracowano inny skuteczny sposób, jakim są powłokowe bariery cieplne (TBC — the[...]

Bibliografia

[1] Clarkea David R., Matthias Oechsnera, Nitin P. Padturea. 2012. "Thermal-barrier coatings for more efficient gasturbine engines". MRS Bulletin 10: 891-898.
[2] Han Meng, Jihua Huang, Shuhai Chen. 2014. "Behavior and mechanism of the stress buffer effect of the inside ceramic layer to the top ceramic layer in a double-ceramic-layer thermal barrier coating". Ceramics International 2: 2901-2914.
[3] Hosier Ralph. 2013. How t o m odify B MW E30. 3 s eries f or high -performancen & competition. Poundbury: Veloce Publishing.
[4] Maqier S . M ., D . K . G upta. 1 994. "The e volution o f thermal barier coating in gas turbine applications". Journal of Engineering for gas turbines and power 116: 250-257.
[5] Moskal Grzegorz. 2012. Mikrostruktura i właściwości natryskiwanych plazmowo powłokowych barier cieplnych na bazie cyrkonianu gadolinu. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.
[6] Moskal Grzegorz. 2014. "Powłokowe bariery cieplne typu DCL". Inżynieria materiałowa 4: 303-307.
[7] Moskal Grzegorz. 2014. "Przewodnictwo cieplne powłokowych barier cieplnych na bazie cyrkonianów ziem rzadkich". Inżynieria materiałowa 1: 6-12.
[8] Moskal Grzegorz, Marta Miśkieiwcz. 2013. "Budowa strefy TGO w warstwach TBC a przewodnictwo jonowe warstwy izolacyjnej". Inżynieria materiałowa 7: 255-260.
[9] Niemiec Dawid, Grzegorz Moskal, Marta Miśkiewicz, Adrian Mościcki, Łukasz Carski, Anna Jasik. 2014. "Wpływ stanu powierzchni na proces utleniania powłok typu NiCrAlY na stopie Inconel 625". Ochrona przed Korozją 7: 255-261.
[10] Spyrakos C. Constatntine. 1994. Finite element modelin in engineering practice. Includes examples with Algor. Pittsburgh: Algor Inc.
[11] Wang L., Y. Wang, W. Q. Zhang, X. G. Sun, J. Q. He, Z. Y. Pan, C. H. Wang. 2012. "Finite element simulation of stress distribution and development in 8YSZ and double-ceramic-layer La2Zr2O7/8YSZ thermal barrier coatings during thermal shock". Applied Surface Science 258: 3540-3551.
[12] www.algory.info.pl (dostęp 2.11.2015).

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 96835 "MODELOWANIE ROZKŁADU TEMP..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


RUDY I METALE NIEŻELAZNE - e-zeszyt (pdf) 2016-2 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	32.00 zł

Zeszyt

2016-2

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Zeszyt

Czasopisma