Superalloy Cooling System for the Composite Rim of an Inside-Out Ceramic Turbine
Notice bibliographique
Résumé
The use of ceramics in gas turbines potentially allows for very high cycle efficiency and power density, by increasing operating temperatures. This is especially relevant for sub-megawatt gas turbines, where the integration of complex blade cooling greatly affects machine capital cost. However, ceramics are brittle and prone to fragile, catastrophic failure, making their current use limited to static and low-stress parts. Using the inside-out ceramic turbine (ICT) configuration solves this issue by converting the centrifugal blade loading to compressive stress, by using an external high-strength carbon-polymer composite rim. This paper presents a superalloy cooling system designed to protect the composite rim and allow it to withstand operating temperatures up to 1600 K. The cooling system was designed using one-dimensional (1D) models, developed to predict flow conditions as well as the temperatures of its critical components. These models were subsequently supported with computational fluid dynamics and used to conduct a power scalability study on a single stage ICT. Results suggest that the ICT configuration should achieve a turbine inlet temperature (TIT) of 1600 K with a composite rim cooling-to-main mass flow rate ratio under 5.2% for power levels above 350 kW. A proof of concept was performed by experimental validation of a small-scale 15 kW prototype, using a commercially available bismaleimide-carbon (BMI-carbon) composite rim and Inconel® 718 nickel-based alloy. The combination of numerical and experimental results show that the ICT can operate at a TIT of 1100 K without damage to the composite rim.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| 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 | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».