随着社会对航空的需求越来越高,飞机发动机的性能也越来越优异。伴随着发动机推力的升高,涡轮进口的温度不断升高。在这种高温环境下,航空发动机运行过程中吸入的异物,航空器燃油中的杂质以及不完全燃烧的产物都会导致涡轮叶片表面出现沉积物。沉积物的出现,不仅使涡轮叶片表面的粗糙度增大,而且会导致涡轮的工作效率降低;另外,伴随着沉积导致气膜冷却孔的堵塞,气膜冷却性能降低,涡轮叶片的寿命也会降低。本文在小型开式风洞的基础上,对涡轮前缘的沉积进行了模拟。实验着重关注了颗粒物沉积对气膜冷却效率的影响,同时也探讨了在沉积环境下气膜孔的孔径和射流角度对气膜冷却效率以及沉积率的影响。此外,实验也对在无气膜冷却条件下颗粒物的生长以及颗粒物在不同主流温度下的覆盖情况进行了研究。具体的研究内容如下:(1)在无气膜冷却的环境下对颗粒物的沉积进行了研究,实验主要通过获得沉积率,分析了沉积随时间和主流温度的变化。研究得出:颗粒物沉积质量的增长率逐渐降低,沉积率会先升高后降低,沉积率最高可达到13.56%。不同的主流温度下,沉积率差异较大。其中,沉积率在60℃时最高,最高为4.14%。(2)在有气膜冷却的环境下,实验分析了不同的气膜孔孔径以及射流角度对滞止线处的冷却效率和实验件沉积率的影响。研究得出:相比于沉积前,沉积后的气膜冷却效率降低明显,在相同的位置,沉积前后气膜冷却效率最大相差11.6%;不同射流角度下,气膜冷却效率随着射流角度的增大而降低,沉积率随之升高。射流角度为65°时的沉积率要比25°时的高0.4%;在相同的气膜孔间距比下,对于不同的气膜孔孔径(1.5mm、3mm、4.5mm)气膜孔径为4.5mm的气膜冷却效率最高,3mm的最低,两者在沉积后的气膜冷却效率最大相差3.2%。沉积率随着孔径先减小后增大,沉积率在孔径为3mm时最低,约为0.41%。(3)实验通过研究孔径和射流角度两个因素对气膜冷却效率和沉积率的影响,通过对目标排序求约束解的方法,获得了最优解,即孔径为3mm、射流角度为25°,在该气膜孔下,沉积后的气膜冷却效率均值为35.714%,沉积率为0.4%。