شبیه‌سازی و تحلیل لایه‌نشانی و بارگذاری حرارتی پوشش‌های سدّ حرارتی

لزوم عملکرد توربین‌های گازی در دمای کاری بالا به منظور افزایش بهره‌وری، منجر به استفاده از پوشش‌هایی محافظتی به نام پوشش‌های سدّ حرارتی جهت محافظت از تجهیزات داخل توربین در برابر بارگذاری‌های حرارتی نسبتاً شدید شده است. اما خود این پوشش‌ها نیز تحت تأثیر این شرایط مخرب، پس از مدتی از بین می‌روند. در پژوهش حاضر بر اساس مشخصات ریزساختاری پوشش‌های سدّ حرارتی، مدل‌سازی فرآیند ساخت و ایجاد این پوشش‌ها به کمک روش اجزاء محدود انجام گرفت. در این مدل‌سازی ابتدا فرآیند ساخت و ایجاد این پوشش‌ها به منظور بررسی رفتار ترمومکانیکی این پوشش‌ها و به دست آوردن میدان دمایی و تنش پسماند موجود در آن‌ها در حین فرآیند ساخت و پس از پایان آن و خنک‌سازی تا دمای محیط، شبیه‌سازی شده است. سپس با اعمال بارگذاری حرارتی و شبیه‌سازی شرایط کاری واقعی توربین، رفتار حرارتی و مکانیکی این پوشش‌ها در شرایط کاری ارزیابی گردیده و توزیع میدان دما و تنشِ موجود در سیستم محاسبه شدند. برخلاف ساده‌سازی‌های انجام گرفته در کارهای پیشین و نادیده گرفتن فرآیند ایجاد پوشش‌ها، این پژوهش روشی برای مدل‌سازی فرآیند پاشش حرارتی و مطالعه‌ی رفتار ترمومکانیکی این پوشش‌ها از ابتدای فرآیند تولید تا پایان آن و سپس اعمال بارگذاری و شبیه‌سازی شرایط کاری توربین ارائه می‌کند. نتایج به دست آمده نشان می-دهد که تنش پسماند بیشینه پس از خنک‌سازی، در سطح مشترک بین زیرلایه و پوشش‌ میانی قرار داشته و مقدار آن نیز در محدوده‌ی نتایج گزارش شده در کارهای تجربی است