后扩散椭圆孔

应力集中减半

提出一种兼具高冷却效率和低应力集中的气膜冷却孔结构，优于传统扇形孔。

Wang, Shanyou · 李雪英 · 任静

Applied Thermal Engineering 2024

参数信息

后扩散椭圆孔应力集中因子

2.85

椭圆孔应力集中因子

2.84

应力集中因子相对值

43.3 %

技术优势

应力集中降低一半以上

后扩散椭圆孔的应力集中因子仅为2.85，是扇形孔6.58的43.3%，接近椭圆孔的2.84，显著降低开裂风险。

冷却效率优于扇形孔

通过压力敏感漆实验证实，后扩散椭圆孔的气膜冷却效率高于扇形孔，特别是在高吹风比下。

涡系结构削弱有害涡对

大涡模拟显示，后扩散椭圆孔诱导出更强的反-反旋涡对，削弱了反旋涡对对气膜效率的有害影响。

应用场景

• 燃气轮机冷却：替代应力集中严重的扇形孔，在冷却效率与结构完整性之间取得平衡。
• 航空发动机材料：降低叶片材料的应力集中，延长热端部件的疲劳寿命。
• 涡轮叶片：直接应用于涡轮叶片气膜孔，提高冷却效率而不牺牲结构强度。