CN110069848A - 一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透平叶片气动‑除湿‑冷却试验的模化方法，包括透平叶片气动试验模化方法、透平叶片除湿试验模化方法和透平叶片冷却试验模化方法三个部分。其中，透平叶片气动试验模化方法包括气动试验结构相似性模化、气动试验流动相似性模化和气动试验结果模化转换三个过程；透平叶片除湿试验模化方法包括除湿试验结构相似性模化、除湿试验流动相似性模化和除湿试验结果模化转换三个过程；透平叶片冷却试验模化方法包括冷却试验结构相似性模化、冷却试验流动传热相似性模化和冷却试验结果模化转换三个过程。采用本发明的模化方法可大大节约试验成本和试验周期，进而缩短透平叶片的产品研发周期。

Description

一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法

技术领域

本发明属于透平技术领域，特别涉及一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法。

背景技术

透平是一种高速旋转机械，被广泛应用于火力发电、核电、航空航天、舰船推进和工业驱动等领域，其设计过程复杂，加工工艺要求高，涉及多种学科，具有技术密集性的特征，是各国重点投入、竞相发展的高端产业。在透平工作过程中，工质流过叶栅通道，并推动动叶旋转，通过轮盘将旋转力矩传递至转轴，从而带动发电机发电或向外输出功率。

作为透平系统的核心部件之一，叶片在运行时不仅要承受工质的高温高压环境，还受到气流力及其非定常作用的影响，因此其运行环境十分恶劣，在多频率的气流激振作用下，容易发生叶片损伤，甚至叶片断裂事故；对于蒸汽透平来说，其末几级叶片处于湿蒸汽区，蒸汽的凝结和湿度的增大会产生较大的损失，导致级效率降低，同时该区域中存在着强烈的气液两相流动，高速液滴撞击至叶片表面会发生水蚀作用，破坏叶片型线，严重影响机组安全运行；对于燃气透平来说，燃气进口温度超过了叶片材料许可温度，因此高温环境是叶片面临的主要困难之一，除了采用高温合金、陶瓷等材料，还需要应用复杂的叶片冷却技术，若设计不当或冷却性能偏离设计工况，则会发生严重的烧蚀事故，导致整机停运，造成严重的经济损失和社会危害。因此，透平叶片的气动、除湿和冷却性能对其安全运行至关重要，并且在不同类型透平和不同应用环境下有不同的侧重，在设计过程中需要投入大量的人力和物力进行反复优化和多次论证。

开展试验研究是评估透平叶片设计方案，获取其关键运行参数的重要手段，被研究和设计人员广泛采用。然而，透平装置的系统庞大且结构复杂，对其真实的模型和运行环境进行试验将耗费大量的时间和资源，大大增加研发周期，不利于产品的快速迭代更新。在此背景下，模化试验逐渐得到了设计人员的青睐，通过模化方法进行模化试验设计，可以有效简化试验系统，提高测试能力，避开一些难以达到的运行条件，并且模化方法具有坚实的理论基础，测试结果具有很高的可靠性。目前的公开资料中，仅在一些较为简单的试验系统中应用了模化方法，而在透平叶片的气动、除湿和冷却试验等方面，还没有形成系统性的、可直接指导试验设计的模化方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，可直接指导透平叶片的气动模化试验设计、蒸汽透平末几级叶片的除湿结构及防水蚀性能模化试验设计、燃气透平的叶片冷却通道结构及冷却性能模化试验设计，提高叶片气动-除湿-冷却试验的测试能力，并将测试结果推广应用于实际透平叶片设计中。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，包括透平叶片气动试验模化方法、透平叶片除湿试验模化方法和透平叶片冷却试验模化方法三个部分；其中，

透平叶片气动试验模化方法包括气动试验结构相似性模化、气动试验流动相似性模化和气动试验结果模化转换三个过程，开展气动模化试验时，首先通过气动试验结构相似性模化过程获得模化叶片的结构参数，然后通过气动试验流动相似性模化过程获得模化试验的流动参数，开展气动模化试验之后，通过气动试验结果模化转换过程将模化试验结果应用于实际叶片气动设计中；

透平叶片除湿试验模化方法包括除湿试验结构相似性模化、除湿试验流动相似性模化和除湿试验结果模化转换三个过程，开展除湿模化试验时，首先通过除湿试验结构相似性模化过程获得模化除湿叶片的结构参数，然后通过除湿试验流动相似性模化过程获得模化试验的主流及吹扫气流参数，开展除湿模化试验之后，通过除湿试验结果模化转换过程将模化试验结果应用于实际叶片除湿设计中；

透平叶片冷却试验模化方法包括冷却试验结构相似性模化、冷却试验流动传热相似性模化和冷却试验结果模化转换三个过程，开展冷却模化试验时，首先通过冷却试验结构相似性模化过程获得模化冷却通道的结构参数，然后通过冷却试验流动传热相似性模化过程获得模化试验的主流与冷却气流参数，以及热边界条件，开展冷却模化试验之后，通过冷却试验结果模化转换过程将模化试验结果应用于实际叶片冷却设计中。

本发明进一步的改进在于，在气动试验结构相似性模化过程中，使得模型叶片和实际叶片具有相同的截面型线，变截面扭叶片在同一相对高度下具有相同的截面型线，并且叶片弦长、叶片高度、平均圆周直径、叶栅节距、拉筋特征长度、围带特征长度为等比例放大或缩小，同时叶片数量相等，具体满足如下关系式：

其中下标M代表模型叶片参数，下标0代表实际叶片参数，b为叶片弦长，t为叶栅节距，l为叶片高度，d为平均圆周直径，l_s为围带特征长度，l_t为拉筋特征长度，MR为几何模化比，n为叶片数量。

本发明进一步的改进在于，在气动试验流动相似性模化过程中，使得模型试验的气流进口角与实际工况一致，并且满足速度三角形相似，根据雷诺数相似和马赫数相似准则，保证工质进口的密度、粘度、速度和几何模化比之间存在如下相似性关系：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，v为气流进口速度，c为声速，μ为气流粘性系数，ρ为气流密度，c₁为静叶出口绝对速度，c₂为动叶出口绝对速度，w₁为静叶出口相对速度，w₂为动叶出口相对速度，u为动叶圆周速度，α₁为静叶出口绝对速度方向角，α₂为动叶出口绝对速度方向角，β₁为静叶出口相对速度方向角，β₂为动叶出口相对速度方向角。

本发明进一步的改进在于，在气动试验结果模化转换过程中，将气动模化试验的无量纲速度场、叶片无量纲轴向力分布、叶片无量纲周向力分布、轮周功率和轮周效率等测试结果应用于实际叶片的气动设计中，见下列关系式：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，为无量纲速度分布，为叶片无量纲轴向力分布，为叶片无量纲周向力分布，P₁为单位质量工质轮周功率，η为轮周效率。

本发明进一步的改进在于，在除湿试验结构相似性模化过程中，首先满足模型叶片与实际叶片的几何相似，即关系式(1)，其次，设计水滴抽吸孔及实际叶片吹扫结构和模型叶片吹扫结构时，保证其形状与实际叶片中相同，且其特征长度与实际叶片之比等于几何模化比，具体满足如下关系式：

其中下标M代表模型叶片参数，下标0代表实际叶片参数，L_s为水滴抽吸孔的特征长度，L_p为吹扫结构的特征长度。

本发明进一步的改进在于，在除湿试验流动相似性模化过程中，首先满足模型试验与实际工况的主流流动相似，即关系式(2)，其次，设计加热气体吹扫结构包括实际叶片吹扫结构和模型叶片吹扫结构时，要保证模型叶片与实际叶片中的吹扫气流雷诺数、吹扫气流流量比即吹扫气流流量与主流流量的比值相等，具体相似性关系如下：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，v_p为吹扫气流速度，μ_p为吹扫气流粘性系数，ρ_p为吹扫气流密度。

本发明进一步的改进在于，在除湿试验结果模化转换过程中，将除湿模化试验的水滴直径分布、除湿前后平均水滴直径比以及除水率测试结果应用于实际叶片的除湿设计中，见下列关系式：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，为水滴直径分布，和分别为除湿前后的平均水滴直径，λ为除水率。

本发明进一步的改进在于，在冷却试验结构相似性模化过程中，首先满足模型冷却通道与实际冷却通道的几何相似，包括具有相同的形状，各对应尺寸具有相同的几何模化比，其次，设计实际冷却通道中的肋片结构、模型冷却通道中的肋片结构、翅片和球窝/球凸等强化传热结构时，保证其特征尺度与实际叶片之比等于几何模化比，具体满足如下关系式：

其中下标M代表模型叶片参数，下标0代表实际叶片参数，H为冷却通道高度，W为冷却通道宽度，L为冷却通道长度，L_r为肋片特征长度，L_f为翅片特征长度，L_d和L_p分别为球窝和球凸的特征长度。

本发明进一步的改进在于，在冷却试验流动传热相似性模化过程中，首先满足模型冷却通道与实际冷却通道的流动相似，其次，通过温比和传热相似条件确定模化试验的热边界条件，在开展气膜冷却模化试验时，保持相同的吹气比，具体相似性关系如下：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，v_c为冷却流体速度，μ_c为冷却流体粘性系数，ρ_c为冷却流体密度，k_c为冷却流体导热系数，c_p为冷却流体定压比热容，T_w为冷却通道壁面温度，T_f为冷却流体温度，v为主流速度，ρ为主流密度。

本发明进一步的改进在于，在冷却试验结果模化转换过程中，将冷却模化试验的冷却流体相对速度分布、努塞尔数以及阻力因子测试结果应用于实际叶片的冷却设计中，见下列关系式：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，为冷却流体无量纲速度分布，为努塞尔数分布，f为阻力因子；

在对动叶片进行模化试验设计时，考虑旋转效应，满足旋转半径和旋转数的相似性条件，具体关系式如下：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，R_c为旋转半径，Ω为旋转速度。

本发明具有如下有益的技术效果：

通过本发明提供的透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，可以进行透平叶片的气动模化试验设计、蒸汽透平末几级叶片的除湿结构及防水蚀性能模化试验设计、燃气透平的叶片冷却通道结构及冷却性能模化试验设计，为透平叶片的气动、除湿、冷却试验提供了系统性的模化方案，并提供了可将模化试验结果直接应用于实际叶片设计中的试验结果模化转换方法。相对于原型试验来说，模化试验的系统复杂度和试验台搭建难度均大幅降低，并且在同等试验条件下可明显提高测试精度，获得更加丰富的试验结果及局部细节数据。因此采用该模化方法可大大节约试验成本和试验周期，进而缩短透平叶片的产品研发周期；

进一步，本发明提供的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，考虑了动叶片的旋转效应，通过旋转数和浮力数的相似性变换，可有效降低模化试验中的透平叶片旋转速度，提高试验测试的可操作性；

进一步，本发明提供的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，通过除湿试验流动相似性模化过程，可选用更易制备的湿空气代替湿蒸汽，来开展除湿模化试验，有效简化了工质制备系统，降低了运行参数，降低了试验台搭建难度并提高了经济性。

由上述内容可知，本发明建立了一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，可据此开展透平叶片的气动模化试验、蒸汽透平末几级叶片的除湿模化试验、燃气透平叶片的冷却模化试验，提高试验的可操作性及测试精度，进而优化试验成本和试验周期。

附图说明

图1是透平叶片气动-除湿-冷却试验模化方法系统图；

图2是气动试验模化方法图；

图3是速度三角形相似性模化方法图；

图4是除湿试验模化方法图；

图5是冷却试验模化方法图。

附图标记说明：

101为实际叶片，102为模型叶片，201为实际叶片吹扫结构，202为模型叶片吹扫结构，301为实际冷却通道，302为模型冷却通道，401为实际冷却通道中的肋片结构，402为模型冷却通道中的肋片结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，本发明提供的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，包括透平叶片气动试验模化方法、透平叶片除湿试验模化方法和透平叶片冷却试验模化方法三个部分；其中，透平叶片气动试验模化方法包括气动试验结构相似性模化、气动试验流动相似性模化和气动试验结果模化转换三个过程；透平叶片除湿试验模化方法包括除湿试验结构相似性模化、除湿试验流动相似性模化和除湿试验结果模化转换三个过程；透平叶片冷却试验模化方法包括冷却试验结构相似性模化、冷却试验流动传热相似性模化和冷却试验结果模化转换三个过程。

下面以直叶片为例对透平叶片气动试验模化方法进行介绍：

参照图1、图2和图3，开展透平叶片气动模化试验时，首先进行气动试验结构相似性模化，使得模型叶片102和实际叶片101具有相同的截面型线，并且叶片弦长、叶片高度、平均圆周直径、叶栅节距、拉筋特征长度、围带特征长度为等比例放大或缩小，同时叶片数量相等，具体满足如下关系式：

其中下标M代表模型叶片参数，下标0代表实际叶片参数，b为叶片弦长，t为叶栅节距，l为叶片高度，d为平均圆周直径，l_s为围带特征长度，l_t为拉筋特征长度，MR为几何模化比，n为叶片数量。

当采用变截面扭叶片时，还要保证叶片在同一相对高度下具有相同的截面型线。

通过上述气动试验结构相似性模化过程，可获得模化叶片的结构参数，然后进行气动试验流动相似性模化，使得模型试验的气流进口角与实际工况一致，并且满足速度三角形相似，根据雷诺数相似和马赫数相似准则，保证工质进口的密度、粘度、速度和几何模化比之间存在如下相似性关系：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，v为气流进口速度，c为声速，μ为气流粘性系数，ρ为气流密度，c₁为静叶出口绝对速度，c₂为动叶出口绝对速度，w₁为静叶出口相对速度，w₂为动叶出口相对速度，u为动叶圆周速度，α₁为静叶出口绝对速度方向角，α₂为动叶出口绝对速度方向角，β₁为静叶出口相对速度方向角，β₂为动叶出口相对速度方向角。

通过上述气动试验流动相似性模化过程，可获得模化试验的流动参数，即可开展透平叶片气动模化试验研究，然后通过气动试验结果模化转换过程，可将气动模化试验的无量纲速度场、叶片无量纲轴向力分布、叶片无量纲周向力分布、轮周功率和轮周效率等测试结果应用于实际叶片的气动设计中，见下列关系式：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，为无量纲速度分布，为叶片无量纲轴向力分布，为叶片无量纲周向力分布，P₁为单位质量工质轮周功率，η为轮周效率。

下面以带有加热气体吹扫结构的除湿叶片为例对透平叶片除湿试验模化方法进行介绍：

参照图1、图2、图3和图4，开展透平叶片除湿模化试验时，首先进行除湿试验结构相似性模化，保证模型叶片102与实际叶片101的几何相似，即满足关系式(1)，设计吹扫结构(包括实际叶片吹扫结构201和模型叶片吹扫结构202)(或水滴抽吸孔)时，要保证其形状与实际叶片中相同，且其特征长度与实际叶片之比等于几何模化比，具体满足如下关系式：

其中下标M代表模型叶片参数，下标0代表实际叶片参数，L_s为水滴抽吸孔的特征长度，L_p为吹扫结构的特征长度。

通过上述除湿试验结构相似性模化过程，可获得模化除湿叶片的结构参数，然后进行除湿试验流动相似性模化，保证模型试验与实际工况的主流流动相似，即关系式(2)，设计加热气体吹扫结构(包括实际叶片吹扫结构201和模型叶片吹扫结构202)时，要保证模型叶片102与实际叶片101中的吹扫气流雷诺数、吹扫气流流量比(即吹扫气流流量与主流流量的比值)相等，具体相似性关系如下：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，v_p为吹扫气流速度，μ_p为吹扫气流粘性系数，ρ_p为吹扫气流密度。

通过上述除湿试验流动相似性模化过程，可获得模化试验的主流及吹扫气流参数，即可开展透平叶片除湿模化试验研究，然后通过除湿试验结果模化转换过程，可将除湿模化试验的水滴直径分布、除湿前后平均水滴直径比以及除水率测试结果应用于实际叶片的除湿设计中，见下列关系式：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，为水滴直径分布，和分别为除湿前后的平均水滴直径，λ为除水率。

通过除湿试验流动相似性模化过程，可选用更易制备的湿空气代替湿蒸汽，来开展除湿模化试验。

下面以带有肋片结构的冷却通道为例对透平叶片冷却试验模化方法进行介绍：

参照图1和图5，开展透平叶片冷却模化试验时，首先进行冷却试验结构相似性模化，满足模型冷却通道302与实际冷却通道301的几何相似，包括具有相同的形状，各对应尺寸具有相同的几何模化比，设计肋片(包括实际冷却通道中的肋片结构401和模型冷却通道中的肋片结构402)、翅片和球窝/球凸等强化传热结构时，要保证其特征尺度与实际叶片之比等于几何模化比，具体满足如下关系式：

其中下标M代表模型叶片参数，下标0代表实际叶片参数，H为冷却通道高度，W为冷却通道宽度，L为冷却通道长度，L_r为肋片特征长度，L_f为翅片特征长度，L_d和L_p分别为球窝和球凸的特征长度。

通过上述冷却试验结构相似性模化过程，可获得模化冷却通道的结构参数，然后进行冷却试验流动传热相似性模化，保证模型冷却通道302与实际冷却通道301的流动相似，并通过温比和传热相似条件确定模化试验的热边界条件，在开展气膜冷却模化试验时，还需保持相同的吹气比，具体相似性关系如下：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，v_c为冷却流体速度，μ_c为冷却流体粘性系数，ρ_c为冷却流体密度，k_c为冷却流体导热系数，c_p为冷却流体定压比热容，T_w为冷却通道壁面温度，T_f为冷却流体温度，v为主流速度，ρ为主流密度。

通过上述冷却试验流动传热相似性模化过程可获得模化试验的主流与冷却气流参数，即可开展透平叶片冷却模化试验研究，然后通过冷却试验结果模化转换过程，可将冷却模化试验的冷却流体相对速度分布、努塞尔数、阻力因子等测试结果应用于实际叶片的冷却设计中，见下列关系式：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，为冷却流体无量纲速度分布，为努塞尔数分布，f为阻力因子。

在对动叶片进行模化试验设计时，还需考虑旋转效应，满足旋转半径和旋转数的相似性条件，具体关系式如下：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，R_c为旋转半径，Ω为旋转速度。

此外，可依据实际叶片结构和运行工况、以及试验条件，结合模拟仿真结果，来确定最佳几何模化比和工质参数。

Claims (10)

1.一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，包括透平叶片气动试验模化方法、透平叶片除湿试验模化方法和透平叶片冷却试验模化方法三个部分；其中，

透平叶片气动试验模化方法包括气动试验结构相似性模化、气动试验流动相似性模化和气动试验结果模化转换三个过程，开展气动模化试验时，首先通过气动试验结构相似性模化过程获得模化叶片的结构参数，然后通过气动试验流动相似性模化过程获得模化试验的流动参数，开展气动模化试验之后，通过气动试验结果模化转换过程将模化试验结果应用于实际叶片气动设计中；

透平叶片除湿试验模化方法包括除湿试验结构相似性模化、除湿试验流动相似性模化和除湿试验结果模化转换三个过程，开展除湿模化试验时，首先通过除湿试验结构相似性模化过程获得模化除湿叶片的结构参数，然后通过除湿试验流动相似性模化过程获得模化试验的主流及吹扫气流参数，开展除湿模化试验之后，通过除湿试验结果模化转换过程将模化试验结果应用于实际叶片除湿设计中；

透平叶片冷却试验模化方法包括冷却试验结构相似性模化、冷却试验流动传热相似性模化和冷却试验结果模化转换三个过程，开展冷却模化试验时，首先通过冷却试验结构相似性模化过程获得模化冷却通道的结构参数，然后通过冷却试验流动传热相似性模化过程获得模化试验的主流与冷却气流参数，以及热边界条件，开展冷却模化试验之后，通过冷却试验结果模化转换过程将模化试验结果应用于实际叶片冷却设计中。

2.根据权利要求1所述的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，在气动试验结构相似性模化过程中，使得模型叶片(102)和实际叶片(101)具有相同的截面型线，变截面扭叶片在同一相对高度下具有相同的截面型线，并且叶片弦长、叶片高度、平均圆周直径、叶栅节距、拉筋特征长度、围带特征长度为等比例放大或缩小，同时叶片数量相等，具体满足如下关系式：

其中下标M代表模型叶片参数，下标0代表实际叶片参数，b为叶片弦长，t为叶栅节距，l为叶片高度，d为平均圆周直径，l_s为围带特征长度，l_t为拉筋特征长度，MR为几何模化比，n为叶片数量。

3.根据权利要求1所述的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，在气动试验流动相似性模化过程中，使得模型试验的气流进口角与实际工况一致，并且满足速度三角形相似，根据雷诺数相似和马赫数相似准则，保证工质进口的密度、粘度、速度和几何模化比之间存在如下相似性关系：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，v为气流进口速度，c为声速，μ为气流粘性系数，ρ为气流密度，c₁为静叶出口绝对速度，c₂为动叶出口绝对速度，w₁为静叶出口相对速度，w₂为动叶出口相对速度，u为动叶圆周速度，α₁为静叶出口绝对速度方向角，α₂为动叶出口绝对速度方向角，β₁为静叶出口相对速度方向角，β₂为动叶出口相对速度方向角。

4.根据权利要求1所述的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，在气动试验结果模化转换过程中，将气动模化试验的无量纲速度场、叶片无量纲轴向力分布、叶片无量纲周向力分布、轮周功率和轮周效率等测试结果应用于实际叶片的气动设计中，见下列关系式：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，为无量纲速度分布，为叶片无量纲轴向力分布，为叶片无量纲周向力分布，P₁为单位质量工质轮周功率，η为轮周效率。

5.根据权利要求2所述的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，在除湿试验结构相似性模化过程中，首先满足模型叶片(102)与实际叶片(101)的几何相似，即关系式(1)，其次，设计水滴抽吸孔及实际叶片吹扫结构(201)和模型叶片吹扫结构(202)时，保证其形状与实际叶片中相同，且其特征长度与实际叶片之比等于几何模化比，具体满足如下关系式：

其中下标M代表模型叶片参数，下标0代表实际叶片参数，L_s为水滴抽吸孔的特征长度，L_p为吹扫结构的特征长度。

6.根据权利要求3所述的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，在除湿试验流动相似性模化过程中，首先满足模型试验与实际工况的主流流动相似，即关系式(2)，其次，设计加热气体吹扫结构包括实际叶片吹扫结构(201)和模型叶片吹扫结构(202)时，要保证模型叶片(102)与实际叶片(101)中的吹扫气流雷诺数、吹扫气流流量比即吹扫气流流量与主流流量的比值相等，具体相似性关系如下：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，v_p为吹扫气流速度，μ_p为吹扫气流粘性系数，ρ_p为吹扫气流密度。

7.根据权利要求1所述的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，在除湿试验结果模化转换过程中，将除湿模化试验的水滴直径分布、除湿前后平均水滴直径比以及除水率测试结果应用于实际叶片的除湿设计中，见下列关系式：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，为水滴直径分布，和分别为除湿前后的平均水滴直径，λ为除水率。

8.根据权利要求2所述的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，在冷却试验结构相似性模化过程中，首先满足模型冷却通道(302)与实际冷却通道(301)的几何相似，包括具有相同的形状，各对应尺寸具有相同的几何模化比，其次，设计实际冷却通道中的肋片结构(401)、模型冷却通道中的肋片结构(402)、翅片和球窝/球凸等强化传热结构时，保证其特征尺度与实际叶片之比等于几何模化比，具体满足如下关系式：

其中下标M代表模型叶片参数，下标0代表实际叶片参数，H为冷却通道高度，W为冷却通道宽度，L为冷却通道长度，L_r为肋片特征长度，L_f为翅片特征长度，L_d和L_p分别为球窝和球凸的特征长度。

9.根据权利要求1所述的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，在冷却试验流动传热相似性模化过程中，首先满足模型冷却通道(302)与实际冷却通道(301)的流动相似，其次，通过温比和传热相似条件确定模化试验的热边界条件，在开展气膜冷却模化试验时，保持相同的吹气比，具体相似性关系如下：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，v_c为冷却流体速度，μ_c为冷却流体粘性系数，ρ_c为冷却流体密度，k_c为冷却流体导热系数，c_p为冷却流体定压比热容，T_w为冷却通道壁面温度，T_f为冷却流体温度，v为主流速度，ρ为主流密度。

10.根据权利要求1所述的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，在冷却试验结果模化转换过程中，将冷却模化试验的冷却流体相对速度分布、努塞尔数以及阻力因子测试结果应用于实际叶片的冷却设计中，见下列关系式：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，为冷却流体无量纲速度分布，为努塞尔数分布，f为阻力因子；

在对动叶片进行模化试验设计时，考虑旋转效应，满足旋转半径和旋转数的相似性条件，具体关系式如下：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，R_c为旋转半径，Ω为旋转速度。