葉尖間隙對(duì)微渦輪葉柵內(nèi)流影響機(jī)理與葉尖逆向渦控研究

(1)將新型非接觸式壓敏涂料測(cè)壓技術(shù)應(yīng)用在毫米尺度流場(chǎng)領(lǐng)域,自主研制該測(cè)壓系統(tǒng)的部分子系統(tǒng),包括設(shè)計(jì)基于LED陣列的激發(fā)光源系統(tǒng)、加裝顯微放大系統(tǒng)、噴涂及熱處理設(shè)備;設(shè)計(jì)了壓敏涂料測(cè)壓技術(shù)的標(biāo)定系統(tǒng)并完成典型壓敏涂料的標(biāo)定實(shí)驗(yàn);建立了一套完整的適用于毫米尺度流場(chǎng)領(lǐng)域的壓敏涂料測(cè)壓系統(tǒng),應(yīng)用該測(cè)壓系統(tǒng)研究了毫米尺度微渦輪葉柵低雷諾數(shù)及葉尖間隙對(duì)吸力面壓力的影響。首先,數(shù)值研究了無(wú)射流條件下平頂葉尖間隙泄漏流流動(dòng)與換熱,研究?jī)?nèi)容包括無(wú)射流時(shí)葉尖間隙泄漏流場(chǎng)結(jié)構(gòu)、葉柵出口截面總壓損失系數(shù)及葉尖換熱系數(shù)分布。

(2)以數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)量相結(jié)合的方法研究了毫米尺度微渦輪葉柵低雷諾數(shù)流動(dòng)特征,揭示了微葉柵通道主要二次流的形成、發(fā)展及其相互作用;毫米尺度葉柵低雷諾數(shù)時(shí)通道渦中心總壓損失明顯高于常規(guī)尺度葉柵,通道渦沿程在柵距方向的影響范圍明顯增加;在10%軸向弦長(zhǎng)之后毫米尺度微葉柵擬S3截面平均總壓損失大于常規(guī)尺度葉柵,且60%軸向弦長(zhǎng)之后平均總壓損失急劇上升,遠(yuǎn)超常規(guī)尺度葉柵。分析葉片厚度、葉片轉(zhuǎn)速、傳感器敏感區(qū)大小、信號(hào)采樣速率引起的空間濾波效應(yīng),以及對(duì)葉尖間隙測(cè)量結(jié)果的影響。

(3)研究了葉尖間隙對(duì)毫米尺度微渦輪葉柵流場(chǎng)的影響及其影響機(jī)理,發(fā)現(xiàn)葉尖間隙內(nèi)葉片前部氣流在吸力面出口已摻混均勻,而在葉片后部速度沒(méi)有完全摻混,出口為混合速度層;隨著葉尖間隙增大,葉尖泄漏流量成比例增加,葉片受到的周向載荷減小,M1=0.1時(shí),葉尖間隙每增加1%,葉尖泄漏流量平均增加17.5%,周向載荷平均降低2%。壓敏涂料測(cè)壓技術(shù)對(duì)不同葉尖間隙吸力面的測(cè)量結(jié)果表明5%葉尖間隙吸力面壓力分布與10%、15%葉尖間隙吸力面壓力分布明顯不同,在吸力面后部靠近葉頂處出現(xiàn)高壓力區(qū)域,與其他間隙時(shí)泄漏形成的低壓區(qū)現(xiàn)象相反。選擇1,MHz的中頻頻率將信號(hào)帶寬提高到200,kHz,并設(shè)計(jì)了峰值采集控制時(shí)序以提高系統(tǒng)測(cè)量效率。

善測(cè)（天津）科技有限公司位于天津市西青學(xué)府工業(yè)區(qū)，于 2015年 7 月份成立，公司注冊(cè)資本 500 萬(wàn)，是一家集研發(fā)生產(chǎn)一體的高科技公司。公司提供旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)和健康管理。等產(chǎn)品和服務(wù)。

燃?xì)廨啓C(jī)葉片葉尖間隙光纖測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能有重要影響,為實(shí)現(xiàn)其精密測(cè)量,首先,根據(jù)光纖對(duì)光強(qiáng)耦合原理得到了雙圈同軸光纖束的光強(qiáng)調(diào)制特性函數(shù);接著,分析了傾角變化對(duì)反射式光纖位移傳感器測(cè)量特性的影響;然后,完成了間隙測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì);通過(guò)靜態(tài)測(cè)量實(shí)驗(yàn)和不同轉(zhuǎn)速下的動(dòng)態(tài)測(cè)量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的性能;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:所設(shè)計(jì)傳感器線性測(cè)量范圍為2mm,測(cè)量系統(tǒng)性能較好。在后期的改進(jìn)中,該部分控制電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換器、RAM的控制邏輯一樣應(yīng)被設(shè)計(jì)在CPLD中,由此能大幅提高系統(tǒng)的檢測(cè)精度。

基于交流放電的葉尖間隙測(cè)量系統(tǒng)，包括交流數(shù)控可調(diào)激勵(lì)、放電探針、電流測(cè)量轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，放電探針的一端與機(jī)匣的內(nèi)壁相平齊，另一端露在機(jī)匣的外部，且放電探針插入機(jī)匣的部分包裹絕緣層；交流數(shù)控可調(diào)激勵(lì)的高壓端連接放電探針，陰極通過(guò)電流測(cè)量轉(zhuǎn)換模塊連接轉(zhuǎn)子葉片的中心，電流測(cè)量轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)由數(shù)據(jù)處理模塊連接交流數(shù)控可調(diào)激勵(lì)的控制端，用以控制交流數(shù)控可調(diào)激勵(lì)的輸出電壓大小和有無(wú)。測(cè)量方法是首先繪制放電起始電壓與葉尖間隙的關(guān)系曲線，然后測(cè)量待測(cè)轉(zhuǎn)子葉片的放電起始電壓，根據(jù)關(guān)系曲線找到對(duì)應(yīng)的葉尖間隙數(shù)值，即為待測(cè)轉(zhuǎn)子葉片的葉尖間隙。其實(shí)用性強(qiáng)，安裝使用方便，操作簡(jiǎn)單，調(diào)壓時(shí)間短且效率。設(shè)計(jì)了光纖束式葉尖定時(shí)傳感器，經(jīng)過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的模擬實(shí)驗(yàn)分析，充分驗(yàn)證了其作為整個(gè)系統(tǒng)的核心部件的實(shí)用性2。

磁鐵吸合的工作臺(tái)要擦拭干凈

測(cè)量中的注意事項(xiàng)：①因?yàn)榇藴y(cè)量是精密測(cè)量，精度是 在0.001mm的范圍內(nèi)，首要注意千分表的指針要與測(cè)量面相垂 直，讀數(shù)時(shí)目視方向與表盤(pán)相垂直，以保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性。②在 測(cè)量的過(guò)程中，指針需持續(xù)壓在檢測(cè)面上，不能離開(kāi)零件，直到 測(cè)量完畢，避免表針離開(kāi)工件時(shí)，再次壓到檢測(cè)面時(shí)會(huì)發(fā)生震 動(dòng)，使誤差加大。③磁鐵吸合的工作臺(tái)要擦拭干凈，以免吸合不 穩(wěn)發(fā)生表座移動(dòng)，影響測(cè)量精度。使用matlab工具驗(yàn)證了誤差模型的正確性,指出影響系統(tǒng)測(cè)量精度的主要誤差因素,較系統(tǒng)地探索了該方法的測(cè)量精度潛力。