工程师们知道，飞机和发电厂的燃气涡轮发动机在高到足以熔化金属的温度下运行时效率更高，燃烧的燃料更少。但是如何在不损坏发动机零件和零件的情况下提高温度和效率?
爱荷华州立大学的Hu Hu和布莱克约翰逊在大学大风洞后面的一个紧张的角落里工作，正在开发新技术来准确测试和改进发动机冷却策略。他们目前的重点是改善由发动机排气旋转的涡轮叶片。发动机后部的那些叶片驱动前叶片，迫使压缩空气进入燃烧室。
“目前，发动机燃烧的现有技术水平约为华氏3000度，”爱荷华州航空航天工程教授胡说。“这个温度高于所有发动机材料的熔化温度。如果你没有冷却技术，所有的材料都会熔化。”
一种技术是建造空心涡轮机叶片并通过叶片中的孔布置来冷却冷却剂。这些孔在热废气和涡轮叶片之间形成冷却薄膜，使叶片保持其形状和强度。
但现在，随着制造商试验生物燃料和提高效率，胡说燃烧温度越来越高。因此，工程师研究和开发耐热材料和冷却技术变得越来越重要。更好的冷却意味着节省燃料，更持久的部件和显着降低运营成本。
在过去的19个月里，爱荷华州航空航天工程博士后研究员胡和约翰逊一直在纽约Niskayuna的GE全球研究中心研究涡轮叶片冷却问题。
工程师不是试图复制喷气发动机内的高温，而是开发了新技术和室温测试，以研究冷却孔形状，布置以及它们在涡轮叶片上形成的冷却薄膜的有效性。
他们建造了一个实验台，将模型涡轮叶片放置在风洞试验段的底部。通过模型叶片的冷却孔吹入纯氮气或二氧化碳喷射。风洞的主流在测试叶片上方吹出富氧空气。在模型叶片，紫外光源和数码相机上使用氧敏感涂料，胡和约翰逊可以看到冷却薄膜是否将氧气分子从模型叶片的主流中保留下来。
“如果我们在模型叶片上发现氧分子，我们就知道冷却流不会形成屏障，”胡说。
到目前为止，爱荷华州的工程师一直在研究低速流量。他们现在正在构建和测试另一个可以处理接近声速的高速流动的实验装备。
他们还使用了一种称为粒子图像测速技术的先进流量诊断技术 - 用可以用激光和照相机拍摄的微小粒子播种测试流量 - 记录和测量当气体从冷却孔吹出时会发生什么。
这些测试提供了有关流动结构，冷却薄膜厚度，密度比，速度比和与冷却效率相关的其他测量的数据。
“这项研究的主要目标是找到通用电气公司可以做些什么来改善其薄膜冷却系统的功能，”约翰逊说。“更好的冷却等于更持久的叶片。而且在整个发动机组中价值数十亿美元。