西安叶片监测系统信赖推荐「善测」

叶尖间隙对微涡轮叶栅内流影响机理与叶尖逆向涡控研究

(1)将新型非接触式压敏涂料测压技术应用在毫米尺度流场领域,自主研制该测压系统的部分子系统,包括设计基于LED阵列的激发光源系统、加装显微放大系统、喷涂及热处理设备;设计了压敏涂料测压技术的标定系统并完成典型压敏涂料的标定实验;建立了一套完整的适用于毫米尺度流场领域的压敏涂料测压系统,应用该测压系统研究了毫米尺度微涡轮叶栅低雷诺数及叶尖间隙对吸力面压力的影响。对影响逆向涡流器减小叶尖泄漏流的主要因素如孔径比、涡流器布置位置、布置密度以及出流角进行研究,增加涡流器入流与出流孔径比、在叶片中后部布置涡流器、适当减小出流角可以增加涡流器流量、减小叶尖泄漏流量、提高叶片周向载荷。

(2)以数值模拟和实验测量相结合的方法研究了毫米尺度微涡轮叶栅低雷诺数流动特征,揭示了微叶栅通道主要二次流的形成、发展及其相互作用;毫米尺度叶栅低雷诺数时通道涡中心总压损失明显高于常规尺度叶栅,通道涡沿程在栅距方向的影响范围明显增加;在10%轴向弦长之后毫米尺度微叶栅拟S3截面平均总压损失大于常规尺度叶栅,且60%轴向弦长之后平均总压损失急剧上升,远超常规尺度叶栅。2)电路系统设计、制板和调试,如APD高压偏置电源电路、低噪声微波级联放大电路、本振电路、混频电路。

(3)研究了叶尖间隙对毫米尺度微涡轮叶栅流场的影响及其影响机理,发现叶尖间隙内叶片前部气流在吸力面出口已掺混均匀,而在叶片后部速度没有完全掺混,出口为混合速度层;随着叶尖间隙增大,叶尖泄漏流量成比例增加,叶片受到的周向载荷减小,M1=0.1时,叶尖间隙每增加1%,叶尖泄漏流量平均增加17.5%,周向载荷平均降低2%。压敏涂料测压技术对不同叶尖间隙吸力面的测量结果表明5%叶尖间隙吸力面压力分布与10%、15%叶尖间隙吸力面压力分布明显不同,在吸力面后部靠近叶顶处出现高压力区域,与其他间隙时泄漏形成的低压区现象相反。航空发动机叶尖间隙成因的理论研究及数据分析系统的开发在目前航空发动机设计与试验中,保持良好的叶尖间隙成为提高发动机性能的重要手段之一。

叶尖间隙过大会降低发动机的工作效率,甚至引起发动机喘振,造成发动机损伤;间隙减小虽然能减少工作介质泄露,提高工作效率,但是过小的叶尖间隙会导致叶尖与机闸相互磨损碰撞,进而影响发动机的安全性和可靠性,严重时会导致发动机损坏,造成大量的经济损失,甚至威胁到人身安全。根据涡轮发动机等旋转叶片设备叶尖间隙的结构特征与测量需要,建立了具有矢量特性的叶片点阵模型。

为了方便前期的调试工作,系统模拟部分的控制逻辑是由多个数字芯片搭建而成,当工作在高频信号时,信号波形有一定失真,这直接导致电容两端的电压输出值与理想值有一定差距。在后期的改进中,该部分控制电路与数模转换器、RAM的控制逻辑一样应被设计在CPLD中,由此能大幅提高系统的检测精度。开发了一套模拟实验装置，通过详细的模拟实验，对设计的传感器和光电接收电路进行了原理性验证，并进行了优化设计。

轴向游隙因过盈装配、带负荷运行等因素影响较小

在实践中，轴向游隙因过盈装配、带负荷运行等因素影响较小，故在安装时，一般以轴承的原始游隙为标准进行调整。

具体调整方法（见图4）：在减速机不盖上盖的情况下，将轴装配安装到位，轴承两侧压盖螺栓紧固到位，然后在轴的一端轴向施加一定的压力。

该轴向力的大小可参照轴在运行中所承受的轴向力，然后使用塞尺测量间隙1与间隙2，测量完成后计算间隙1与间隙2之和，并与轴承测量的原始游隙对比，保证二者的差值在±40μm之内，若无法达到要求，则可以通过增加调整垫片调整，直到达到要求为止。