タービンブレード
一定の圧力比では、タービンエントリ温度（TET）が増加するにつれてエンジンの熱効率が増加します。 しかし、ブレードは大きな遠心応力下にあり、材料は高温で弱いので、高温はタービンを損傷する可能性があります。 だから、タービンブレードの冷却が不可欠です。 現在の近代的なタービン設計は、タービン部品を積極的に冷却することによって達成される1900ケルビンよりも高い入口温度で動作している。
部品の冷却は、空気または液体冷却によって達成することができる。 液体冷却は高い比熱容量と蒸発冷却の可能性のためにより魅力的であるように思われるが、漏れ、腐食、窒息および他の問題がある可能性がある。 これは、この方法に対して動作します。 一方では、空冷は主要な流れに排出された空気を問題なく可能にします。 このために必要な量の空気は主要な流れの1-3%であり、刃の温度は200-300°C.によって減らすことができます。 内部および外的な冷却の部門の下で落ちるかどれが。 すべての方法に相違がある間、タービン翼から熱を取除くのにより涼しい空気の使用によって（頻繁に圧縮機から出血する）すべての仕事。
内部冷却
対流冷却
内部冷却
対流冷却
対流による刃の冷却
それは刃に内部道を通して冷却用空気を渡すことによって働きます。 次に熱は刃を通した伝導と刃のの中で流れる空気への対流によって移ります。 この方法には大きな内部表面積が望ましいので、冷却経路は蛇行し、小さなフィンでいっぱいになる傾向があります。 ブレード内の内部通路は、円形または楕円形であり得る。 冷却は、ハブからブレード先端に向かってこれらの通路を通って空気を通過させることによって達成される。 この冷却空気は空気圧縮機から来ます。 ガスタービンの場合には冷却の道を通り、刃の先端で主要な流れと混合する液体の外側は比較的熱いです。
、衝突の冷却冷却する対流の変化は高速の空気が付いている刃の内部の表面に当ることによって働きます。 これにより、通常の対流冷却よりも多くの熱を対流によって伝達することができます。 衝突冷却は、最大の熱負荷の領域で使用されます。 タービンブレードの場合には、リーディングエッジに最高温度およびこうして熱負荷がある。 インピンジメント冷却は、ベーンの中間弦でも使用されます。 刃は中心と空である。 内部冷却通路があります。 冷却空気はリーディングエッジ領域から入り、トレーリングエッジに向かって回転します。
外部冷却
フィルム冷却
広く使用されているタイプであるフィルム冷却（薄膜冷却とも呼ばれる）は、対流および衝突冷却のいずれかよりも高い冷却効果を可能にする。 この技術は構造の多数の小さい穴かスロットを通して刃から冷却用空気をポンプでくむことから成っている。 冷却空気の薄い層（フィルム）は温度（1300-1800ケルビン）が刃材料（1300-1400ケルビン）の融点を超過できる主流からの熱伝達を減らす刃の外的な表面でそれから作 フィルム冷却システムが表面を冷却する能力は、典型的には冷却効果と呼ばれるパラメータを用いて評価される。 より高い冷却の有効性は（1の最大値と）刃の物質的な温度が冷却剤の温度に近い方にあることを示します。 刃の温度が熱いガスの温度に近づく位置では、冷却の有効性はゼロに近づきます。 冷却の有効性は冷却剤の流れ変数および注入の幾何学によって主に影響される。 冷却剤の流れ変数は冷却剤および主流の流れ特徴を使用して計算される速度、密度、吹くことおよび運動量の比率を含んでいる。 注入の幾何学変数は穴またはスロット幾何学（すなわち円柱、定形穴またはスロット）および注入の角度から成っています。 1970年代初頭のアメリカ空軍のプログラムは、フィルムと対流の両方が冷却されたタービンブレードの開発に資金を提供し、その方法は現代のタービンブレードで一般的になっている。クーラーブリードを流れに注入すると、タービンのisentropic効率が低下し、冷却空気の圧縮（エンジンに動力を与えない）はエネルギッシュなペナルティが発生し、冷却回路はエンジンにかなりの複雑さを加える。 これらの要因のすべては、タービンの増加によって許容される全体的な性能（電力と効率）の増加によって補償されなければならないtemperature.In 近年，プラズマアクチュエータをフィルム冷却に用いることが提案されている。 誘電体障壁放電プラズマアクチュエータを用いたタービンブレードの膜冷却は，ＲｏｙとＷａｎｇによって最初に提案された。 ガス流のための穴の近傍に設定された馬蹄形プラズマアクチュエータは，膜冷却効果を著しく改善することを示した。 これまでの研究に続いて、実験的および数値的方法の両方を用いた最近の報告は、プラズマアクチュエータを用いて15％の冷却増強の効果を実証した。
刃の表面は表面で多数の小さい開口部を持っていることを意味する多孔性材料から成っています。 冷却空気は、フィルムまたは冷却器の境界層を形成するこれらの多孔質孔を通って強制される。 この均一冷却のほかに全体の刃の表面上の冷却剤の浸出によって引き起こされます。
ピンフィン冷却edit
狭い後縁では、ブレードからの熱伝達を高めるためにフィルム冷却が使用されます。 刃の表面にピンひれの配列があります。 熱伝達はこの配列からそして側面を通って起こる。 冷却剤が高速のひれを渡って流れると同時に、流れは分かれ、後流は形作られる。 多くの要因はピンひれのタイプおよびひれ間の間隔が最も重要である熱伝達率の方に貢献します。
蒸散冷却edit
これは、ブレード上に冷却空気の薄膜を作成するという点でフィルム冷却に似ていますが、空気が貫通孔を注入するのではなく、多孔質シェルを介して”漏れる”という点で異なっています。 このタイプの冷却は涼しい空気で均一に全体の刃を覆うので高温で有効である。 蒸散冷却された刃は多孔性の貝が付いている堅い支柱から一般に成っている。 空気は支柱の内部チャネルを通って流れ、次に多孔性の貝を刃を冷却するために通ります。 フィルム冷却と同様に、冷却空気の増加はタービン効率を低下させるため、その減少は温度性能の向上とバランスをとる必要があります。
