High Temperature Radiation Heat Transfer Performance of Thermal Barrier Coatings With Multiple Layered Structures
Notice bibliographique
Résumé
Meeting the demands for ever increasing operating temperatures in gas turbines requires concurrent development in cooling technologies, new generations of superalloys, and thermal barrier coatings (TBCs) with increased insulation capability. In the case of the latter, considerable research continues to focus on new coating material compositions, alloying/doping existing yttria stabilized zirconia ceramics, and the development of improved coating microstructures. The advent of the EB-PVD coating process has made it possible to consider the creation of multiple layered coating structures to meet specific performance requirements. In this paper, the advantages of layered structures are first reviewed in terms of their functions in impeding thermal conduction (via phonons) and thermal radiation (via photons). Subsequently, the design and performance of new multiple layered coating structures based on multiple layered stacks will be detailed. Designed with the primary objective to reduce thermal radiation transport through TBC systems, the multiple layered structures consist of several highly reflective multiple layered stacks, with each stack used to reflect a targeted radiation wavelength range. Two ceramic materials with alternating high and low refractive indices are used in the stacks to provide multiple-beam interference. A broadband reflection of the required wavelength range is obtained using a sufficient number of stacks. In order to achieve 80% reflectance to thermal radiation in the wavelength range of 0.3 ∼ 5.3 μm, 12 stacks, each containing 12 layers, are needed, resulting in a total thickness of 44.9 μm. Using a one dimensional heat transfer model, steady state heat transfer through the multiple layered TBC system is computed. Various coating configurations combining multiple layered stacks along with a single layer are evaluated in terms of the temperature profile in the TBC system. When compared to a baseline single layered coating structure of the same thickness, it is estimated that the temperature on the metal surface can be reduced by as much as 90°C due to the use of multiple layered coating configurations. This reduction in metal surface temperature, however, diminishes with increasing scattering coefficient of the coating and total coating thickness. It is also apparent that using a multiple layered structure throughout the coating thickness may not offer the best thermal insulation; rather, placing multiple layered stacks on top of a single layer can provide a more efficient approach to reduce the heat transport of the TBC system.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».