[发明专利]一种基于压力敏感漆的高精度气膜冷却效率的测试方法

说明书

本发明公开了一种基于压力敏感漆的高精度气膜冷却效率的测试方法，采用双组份压力敏感漆进行测试，在压力敏感漆涂料中添加对氧气浓度不敏感的参照发光体；所述双组份压力敏感漆主要包括对氧气敏感的发光体和对氧气不敏感的参照发光体；获取消除模型表面温度差异对光强度影响后的光强与氧分压的对应关系；从而可计算得到气膜冷却效率值。本发明通过发光体和参照发光体的对比排除了温度参数的影响，从而消除了温度变化而导致该测量方法存在的系统误差；本发明首次在气膜冷却效率的测试中采用双组份的测试方法，有效提高实验的测量精度，具有较好的创新性和实用性。

技术领域

本发明属于压力敏感漆测试气膜冷却效率的技术领域，具体涉及一种基于压力敏感漆的高精度气膜冷却效率的测试方法。

背景技术

气膜冷却是上世纪七十年代开始在燃气轮机上使用的一种冷却措施，目前已经成为现代燃气轮机高温部件的主要冷却手段之一。气膜冷却的工作原理是从高温部件的表面上一个或者多个离散孔中引入冷却气，冷却气流从高温部件内部喷出，在叶片表面形成一层冷却空气膜，把高温燃气与金属表面隔开，从而大大减少燃气对金属表面的传热。

目前普遍采用基于传热传质类比原理的压力敏感漆测量气膜冷却效率的方法进行燃气轮机热端部件气膜冷却效率的测量。依据传热传质类比原理，可以采用传质过程来模拟传热过程。压力敏感漆(Pressure Sensitive Paint，简称PSP)测量气膜冷却效率的方法是基于传热传质类比原理的一种测量技术。

目前用压力敏感漆测量气膜冷却效率时，通常假设相同光强照射情况下压力敏感漆的发光强度随温度的改变不发生变化，即该方法假定实验过程中模型表面不同位置处的温度变化不会导致压力敏感漆的受激发光强度改变。但是压力敏感漆的受激发光强度本质上是温度相关的，因此有风状态与无风状态下模型表面温度差异及同一状态下表面温度分布不均匀均会导致气膜冷却效率的测量误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于压力敏感漆的高精度气膜冷却效率的测试方法，采用双组份压力敏感漆进行测试，所述双组份压力敏感漆主要包括对氧气敏感的发光体和对氧气不敏感的参照发光体；本发明通过发光体和参照发光体的对比排除了温度参数的影响，从而消除了温度变化而导致该测量方法存在的系统误差；本发明首次在气膜冷却效率的测试中采用双组份的测试方法，有效提高实验的测量精度，具有较好的创新性和实用性。

本发明通过以下技术方案实现：一种基于压力敏感漆的高精度气膜冷却效率的测试方法，采用双组份压力敏感漆进行测试，主要包括以下步骤：

步骤S1：在压力敏感漆涂料中添加对氧气浓度不敏感的参照发光体；所述双组份压力敏感漆主要包括对氧气敏感的发光体和对氧气不敏感的参照发光体；

步骤S2：获取消除模型表面温度差异对光强度影响后的光强与氧气分压的对应关系；从而可计算得到气膜冷却效率值。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述发光体为铂-中位-四(五氟苯基)卟啉(PtTFPP)发光体，所述参照发光体为芘/聚甲基丙烯酸甲酯共聚物发光体。所述铂-中位-四(五氟苯基)卟啉(PtTFPP)发光体和芘/聚甲基丙烯酸甲酯共聚物发光体均为现有技术且不是本发明的改进点，故不再赘述。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述双组份压力敏感漆包括铂-中位-四(五氟苯基)卟啉(PtTFPP)、芘/聚甲基丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸七氟正丁酯/甲基丙烯酸六氟异丙酯共聚物、乙醇；且铂-中位-四(五氟苯基)卟啉(PtTFPP)：芘/聚甲基丙烯酸甲酯共聚物：甲基丙烯酸七氟正丁酯/甲基丙烯酸六氟异丙酯共聚物：乙醇的重量配比为1.5:1.5:2:5。

双组份压力敏感漆主要由对氧气分压敏感的铂-中位-四(五氟苯基)卟吩(PtTFPP)发光体和对氧气分压不敏感的芘/聚甲基丙烯酸甲酯共聚物发光体组成，其具体组份包含铂-中位-四(五氟苯基)卟吩(PtTFPP)、芘/聚甲基丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸七氟正丁酯/甲基丙烯酸六氟异丙酯共聚物、乙醇等组成，比例为1.5:1.5:2:5。