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叶顶喷气对不同叶冠结构的带冠涡轮叶片气动性能影响的试验与数值研究
1
作者 吴磊 屈彬 +2 位作者 蒋振宇 周成 高杰 《航空动力学报》 北大核心 2025年第5期328-338,共11页
针对叶冠结构的改进和优化研究是燃气轮机研究领域的重要方向之一,为了研究叶顶喷气对带冠涡轮叶片气动性能的影响,分别对全冠、部分冠、尾缘切削优化冠和前尾缘均切削优化冠这4种冠型开展平面叶栅试验研究,同时结合部分数值计算结果。... 针对叶冠结构的改进和优化研究是燃气轮机研究领域的重要方向之一,为了研究叶顶喷气对带冠涡轮叶片气动性能的影响,分别对全冠、部分冠、尾缘切削优化冠和前尾缘均切削优化冠这4种冠型开展平面叶栅试验研究,同时结合部分数值计算结果。通过对比分析4种试验冠在有无叶顶喷气时的相关气动参数,结果表明:当叶顶有冷气喷射时,可以改善叶冠容腔进出口的泄漏流动,降低气动损失;同时,尾缘切削优化冠的总压损失平均值相比于部分冠低24.8%,比前尾缘均切削优化冠低6.87%,尾缘切削优化冠相比于部分冠和前尾缘均切削的优化冠拥有更好的气动性能。 展开更多
关键词 带冠涡轮叶片 不同叶冠结构 叶顶喷气 端部流动 气动性能
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基于单视角涡轮叶片叶尖点云的增材修复路径规划
2
作者 夏桂书 莫杜衡 +2 位作者 魏永超 刘家伟 朱泓超 《航空发动机》 北大核心 2025年第2期169-174,共6页
针对当前航空发动机叶片增材路径生成过程繁琐、误差较大的问题,提出一种基于单视角涡轮叶片叶尖点云的完整规划方法用于增材修复中的机械臂轨迹规划。现有的方法引入了曲面重构、点云拼接步骤,过程繁琐且引入额外误差;新方法基于结构光... 针对当前航空发动机叶片增材路径生成过程繁琐、误差较大的问题,提出一种基于单视角涡轮叶片叶尖点云的完整规划方法用于增材修复中的机械臂轨迹规划。现有的方法引入了曲面重构、点云拼接步骤,过程繁琐且引入额外误差;新方法基于结构光3维扫描仪的单视角扫描结果,根据单视角点云的噪声分布采用优化滤波算法提取轮廓、统一姿态,投影轮廓在2维平面进行分段拟合并平滑连接涡轮叶片叶尖的中心线路径点,并将路径点还原至3维初始位置。通过试验对不同姿态下2种不同类型的涡轮叶片进行修复路径规划,将得到的路径点与模型进行偏差分析。结果表明:相较于曲面重构方法,采用新方法得到的标准偏差和RMS估计值减小均超过了90%;相较于完整点云方法,采用新方法得到的标准偏差和RMS估计值也至少减小了4.6%,证明了新方法的有效性与精确性均较高。 展开更多
关键词 涡轮叶片 叶尖损伤 再制造 增材修复 路径规划 点云 偏差分析 航空发动机
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大展弦比航空发动机叶片不平衡的四维量化方法研究
3
作者 夏存江 吴赣川 余航 《机械》 2025年第12期23-29,共7页
为解决传统单目标约束方法在计算航空发动机大展弦比叶片不平衡量时精度不足、忽略多维效应的问题,提出多目标协同的不平衡量计算框架。基于笛卡尔坐标系构建全域质量矩矢量分解模型,突破仅考虑径向力的局限,系统量化径向、切向、轴向... 为解决传统单目标约束方法在计算航空发动机大展弦比叶片不平衡量时精度不足、忽略多维效应的问题,提出多目标协同的不平衡量计算框架。基于笛卡尔坐标系构建全域质量矩矢量分解模型,突破仅考虑径向力的局限,系统量化径向、切向、轴向三个正交方向的不平衡分量,并建立四个关键目标函数:旋转平面径向不平衡合力、叶片对间离心力最大差值、径向-切向耦合不平衡合力、轴向动不平衡力矩引发的轴承等效径向载荷。案例分析表明:①径向-切向耦合不平衡量显著高于纯径向不平衡量,且相位偏移,证实切向分量贡献不可忽略;②仅轴向质量矩分布不均即可在轴承产生显著等效径向载荷;③叶片对间最大质量矩差值凸显配对平衡的必要性。该方法精确量化转子动平衡四维指标,提升高速工况计算精度,为遗传/蚁群等排序优化算法提供多目标约束依据。通过优化叶片安装序列控制不平衡量,可有效抑制轴承交变载荷与转子振动,降低疲劳损伤风险,显著增强大展弦比叶片转子系统的运行可靠性,支撑发动机动力学设计与维护实践。 展开更多
关键词 大展弦比叶片 不平衡力 质量矩 多维度 矢量分解
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复杂空心涡轮叶片点云快速配准 被引量：2
4
作者 苟宸 廖晓波 +3 位作者 李通 周鑫 庄健 蔡勇 《光学精密工程》 北大核心 2025年第5期829-838,共10页
涡轮叶片具有形状复杂、材料特殊以及加工工艺复杂等特点,基于点云配准构建的三维模型,可以对比分析并评估叶片制造的精度和质量。然而,在点云配准过程中难以精确定位点云重叠部分且计算复杂。为了解决上述问题,提出了一种复杂空心涡轮... 涡轮叶片具有形状复杂、材料特殊以及加工工艺复杂等特点,基于点云配准构建的三维模型,可以对比分析并评估叶片制造的精度和质量。然而,在点云配准过程中难以精确定位点云重叠部分且计算复杂。为了解决上述问题,提出了一种复杂空心涡轮叶片点云快速配准方法。该方法基于深度学习对源点云和目标点云提取多级特征,并在特征之间进行信息交换,使得在无需注意力机制的前提下,两个点云输入的全局特征能够聚焦于相同部分。实验结果表明,相较于深度学习网络PANet,ModelNet40数据集配准结果的RMSE(r)和RMSE(t)分别降低了34%和15%;基于ModelNet40数据集训练继续对涡轮叶片点云进行训练,叶片点云配准结果的RMSE(r)和RMSE(t)分别降低了83%和46%。该方法有望在涡轮叶片制造精度的评估过程中得到广泛的应用。 展开更多
关键词 点云配准 涡轮叶片 特征信息 特征交互 重叠区域
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高温合金涡轮叶片损伤修复技术研究进展 被引量：2
5
作者 王志成 秦海龙 +6 位作者 周海晶 乔立捷 冯可云 郝琛 袁晓飞 谢锦丽 毕中南 《钢铁研究学报》 北大核心 2025年第3期269-282,共14页
高温合金涡轮叶片是航空发动机和地面燃气轮机最关键的热端部件之一,其长期工作在复杂的温度场、应力场及燃气腐蚀环境下,易出现多种类型的损伤。如果将仅存在微小损伤的叶片直接报废处理,将会显著增加航空发动机和地面燃气轮机的维护/... 高温合金涡轮叶片是航空发动机和地面燃气轮机最关键的热端部件之一,其长期工作在复杂的温度场、应力场及燃气腐蚀环境下,易出现多种类型的损伤。如果将仅存在微小损伤的叶片直接报废处理,将会显著增加航空发动机和地面燃气轮机的维护/维修成本,造成资源的极大浪费,因此开展高温合金涡轮叶片损伤修复技术研究对于降低高温合金涡轮叶片修复制造成本具有重大意义。首先阐述了涡轮叶片损伤修复技术研究的必要性,其次对高温合金涡轮叶片的主要损伤形式进行了分类总结,包括表观损伤和内部冶金组织损伤。对目前各种修复技术进行了总结,包括焊接修复技术、激光熔覆修复技术、激光成形修复技术和恢复热处理技术等,分析了各种修复技术的发展情况、优劣及其适用性;最后对未来高温合金涡轮叶片损伤修复技术的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 高温合金涡轮叶片 服役损伤 焊接修复 激光熔覆修复 激光成形修复 恢复热处理
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基于物理信息神经网络的航空发动机叶片高周疲劳剩余寿命预测方法 被引量：1
6
作者 张羽 刘佩 +3 位作者 刘庆成 韩可欣 王维民 高金吉 《振动工程学报》 北大核心 2025年第6期1190-1198,共9页
叶片作为航空发动机核心部件,其结构完整性直接决定发动机的性能与飞行安全。在高温、高压及高速旋转等极端工况下,叶片易在复杂应力场作用下产生微裂纹,一旦裂纹扩展、叶片发生断裂,将引发连锁破坏,构成重大安全隐患。基于损伤容限理念... 叶片作为航空发动机核心部件,其结构完整性直接决定发动机的性能与飞行安全。在高温、高压及高速旋转等极端工况下,叶片易在复杂应力场作用下产生微裂纹,一旦裂纹扩展、叶片发生断裂,将引发连锁破坏,构成重大安全隐患。基于损伤容限理念,叶片在出现裂纹后仍能维持安全运行的临界时长被界定为剩余寿命(remaining useful life,RUL)。为此,本文提出一种基于Paris裂纹扩展定律与物理信息神经网络(physics-informed neural network,PINN)融合的机理-数据双驱动的剩余寿命预测方法。该方法通过构建包含物理约束的损失函数,对神经网络梯度进行正则化约束,在实现裂纹扩展参数逆向辨识的同时,有效提升了模型在有限监测数据条件下的预测准确性。针对航发叶片与CT试样,相较于传统物理模型与数据驱动方法,本文方法动态更新特征参数以适应系统的变化,在有限样本条件下的预测误差显著降低。此外,本文所构建的PINN模型具有轻量化特性与快速推理能力,可以满足在线监测与预测性维护的需求,为航空发动机健康管理和智能运维提供了一种技术路径。 展开更多
关键词 剩余寿命 疲劳寿命预测 疲劳裂纹扩展 物理信息神经网络 航空发动机叶片
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基于支持向量回归及虚拟样本技术的跨音速压气机优化设计 被引量：1
7
作者 胡汉铎 宋彦萍 +2 位作者 俞建阳 尹世龙 马嘉平 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第5期1512-1519,共8页
随着人工智能的发展,机器学习技术已经在叶轮机械优化设计领域取得广泛应用。由于风洞试验和数值仿真获得样本的成本较高,性能预测模型和优化结果的可靠性受到样本数量的制约。针对跨音速压气机优化中的小样本问题,选择适用于小样本学... 随着人工智能的发展,机器学习技术已经在叶轮机械优化设计领域取得广泛应用。由于风洞试验和数值仿真获得样本的成本较高,性能预测模型和优化结果的可靠性受到样本数量的制约。针对跨音速压气机优化中的小样本问题,选择适用于小样本学习的支持向量回归作为预测模型,并采用整体趋势扩散技术生成虚拟样本以改善模型精度。对跨音速压气机Rotor 37开展多目标优化设计验证,应用虚拟样本改进预测模型后,优化获得的叶片在设计点的等熵效率和总压比分别提高了2.3%和18%,堵塞流量也有所提高,验证了虚拟样本技术用于气动优化设计的可行性。 展开更多
关键词 跨音速压气机 优化设计 虚拟样本生成 整体趋势扩散 支持向量回归
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涡轮凹槽叶尖气膜孔形对叶尖冷却特性影响的数值研究 被引量：2
8
作者 杜昆 王旭博 +2 位作者 惠娜 黄小杨 刘存良 《航空动力学报》 北大核心 2025年第4期91-100,共10页
为了研究叶尖气膜孔形对涡轮动叶气动与冷却性能的影响,采用数值模拟方法,在考虑了吹风比M影响的情况下,针对圆柱孔、圆锥孔、圆角缝孔,楔形孔以及扇形孔5种孔形对于叶尖冷却特性的影响开展了研究。结果表明:5种孔形对应的叶尖面平均冷... 为了研究叶尖气膜孔形对涡轮动叶气动与冷却性能的影响,采用数值模拟方法,在考虑了吹风比M影响的情况下,针对圆柱孔、圆锥孔、圆角缝孔,楔形孔以及扇形孔5种孔形对于叶尖冷却特性的影响开展了研究。结果表明:5种孔形对应的叶尖面平均冷效均随着吹风比M的增大而增大,在M=2.0时达到最大值,圆柱孔和圆角缝孔冷气展向扩散更强,冷气整体覆盖更加均匀;而楔形孔和扇形孔高冷效区面积更大,高冷效区主要集中在近尾缘区域,两者面平均冷效相对于圆柱孔的变化率分别为-0.3%与10.7%。 展开更多
关键词 涡轮动叶 凹槽叶尖 气膜冷却 冷却特性 异形气膜孔
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气膜冷却孔孔径的影像测量方法研究
9
作者 毕超 徐微雨 +2 位作者 李迪 张超 庞长涛 《机床与液压》 北大核心 2025年第6期105-110,共6页
针对涡轮叶片气膜冷却孔孔径的高精高效测量难题,以研制的气膜冷却孔五轴影像测量系统为载体,开展基于景深合成与局部动态阈值分割的孔径影像测量方法研究。采集被测孔的对焦图像序列并通过景深合成技术生成一幅全清晰图像,将不规则的... 针对涡轮叶片气膜冷却孔孔径的高精高效测量难题,以研制的气膜冷却孔五轴影像测量系统为载体,开展基于景深合成与局部动态阈值分割的孔径影像测量方法研究。采集被测孔的对焦图像序列并通过景深合成技术生成一幅全清晰图像,将不规则的空间孔口曲线转化为成像平面内的规则圆周曲线。然后,采用局部动态阈值分割法消除全清晰图像中背景亮度分布不均的影响,以实现孔区域的完全、有效分割。最后,通过数学形态学开运算、亚像素级边缘提取和最小二乘圆拟合等步骤解算出孔口直径。为了验证文中算法的可行性及精度水平,选取某个涡轮导向叶片试验件上的冷却孔作为被测对象,对测量系统的重复性和功能进行验证。结果表明:孔径的重复性测量精度为0.006 mm,可以满足此类冷却孔特征的质量控制要求。 展开更多
关键词 气膜冷却孔 影像测量 孔径 景深合成
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基于临界距离理论的修复叶片疲劳极限评估
10
作者 柯镇汭 尚一博 +4 位作者 李斌 赵振华 周留成 王晨 易敏 《航空动力学报》 北大核心 2025年第10期254-263,共10页
外物损伤是影响航空发动机风扇和压气机叶片服役安全的重要因素。对于尺寸较小的外物损伤缺口,通常采用机加或手工打磨方式进行维修。为了准确评估机加和打磨修复的缺口叶片疲劳性能,本文首先测试了机加和打磨修复叶片的高周疲劳极限,... 外物损伤是影响航空发动机风扇和压气机叶片服役安全的重要因素。对于尺寸较小的外物损伤缺口,通常采用机加或手工打磨方式进行维修。为了准确评估机加和打磨修复的缺口叶片疲劳性能,本文首先测试了机加和打磨修复叶片的高周疲劳极限,然后基于临界距离理论建立了疲劳极限评估模型,分析了不同应力选取方法对模型精度的影响,并与经典Peterson模型进行了对比。结果表明:基于临界距离理论建立的模型可以准确预测机加和手工打磨等修复工艺的缺口叶片疲劳极限;在临界距离模型中,使用主应力绝对值的最大值进行预测与使用沿叶片长度方向正应力进行预测差别很小;其模型精度(平均误差小于11%)远高于Peterson经典模型(平均误差26.03%)。 展开更多
关键词 钛合金叶片 修复处理 高周疲劳极限 临界距离理论 Peterson模型
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气膜孔孔形对CMSX-10平板试样蠕变性能的影响
11
作者 王心美 王大斐 李磊 《航空动力学报》 北大核心 2025年第5期1-11,共11页
针对第三代镍基高温合金CMSX-10平板试样,分别设计带有倾角与偏航角的圆孔、扩张孔、W形孔3种孔形的气膜孔并开展高温蠕变试验,研究了气膜孔孔形对镍基单晶合金冷却叶片模拟试样高温持久断裂寿命的影响。结果表明:在980℃和350 MPa条件... 针对第三代镍基高温合金CMSX-10平板试样,分别设计带有倾角与偏航角的圆孔、扩张孔、W形孔3种孔形的气膜孔并开展高温蠕变试验,研究了气膜孔孔形对镍基单晶合金冷却叶片模拟试样高温持久断裂寿命的影响。结果表明:在980℃和350 MPa条件下,圆孔试样的高温持久断裂寿命大约为扩张孔试样的1.3倍,扩张孔试样的高温持久断裂寿命大约为W形孔试样的1.3倍。结合扫描电镜分析发现:平板试样的蠕变断裂形式主要是在气膜孔周边区域产生应力集中之后引起的类解理和韧窝混合型断裂。基于晶体塑性理论对3种气膜孔孔形平板试样进行模拟分析,模拟结果显示在气膜孔周边存在应力集中和应力重分布,数值模拟分析结果与观察试样断口形貌得到的断裂特征吻合。采用改进的Lemaitre蠕变损伤模型与Larson-Miller方程来预测圆孔CMSX-10平板试样的蠕变断裂寿命,结果表明基于改进的Lemaitre蠕变损伤模型预测蠕变寿命精度更高。 展开更多
关键词 CMSX-10平板试样 镍基单晶合金 气膜孔孔形 晶体塑性理论 蠕变性能
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低雷诺数下叶片振动对高亚声速压气机附面层流动的影响机制
12
作者 陈才艳 张燕峰 +4 位作者 张建设 张英强 董旭 王名杨 卢新根 《航空动力学报》 北大核心 2025年第1期477-488,共12页
为了探索低雷诺数Re下高亚声速压气机叶片振动对附面层流动状态的影响,利用数值模拟手段分析了压气机叶片在不同振动频率下叶片表面附面层分离、再附及转捩的变化规律和流动损失的变化规律。研究表明,在Re=1.5×10~5条件下,叶片振... 为了探索低雷诺数Re下高亚声速压气机叶片振动对附面层流动状态的影响,利用数值模拟手段分析了压气机叶片在不同振动频率下叶片表面附面层分离、再附及转捩的变化规律和流动损失的变化规律。研究表明,在Re=1.5×10~5条件下,叶片振动引起附面层垂直壁面法向的相对速度增加,使得分离后的附面层提前与主流发生掺混,促使转捩提前,此时壁面附近法向位置处的法向速度型更饱满,这提升了附面层抗分离的能力,限制了分离泡的发展。此外,叶片振动造成附面层和分离泡厚度变“薄”,这使得尾缘堆积的低能流体减少,削弱了尾缘附近流动堵塞和尾迹掺混,进而减少流动损失,改善了低Re条件下高亚声速压气机叶型的气动性能。 展开更多
关键词 低雷诺数 压气机叶片 叶片振动 附面层分离 转捩
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镍基单晶涡轮叶片气膜孔结构等寿命疲劳强度评估
13
作者 李世洋 裴海清 +3 位作者 李振威 赵彦超 温志勋 岳珠峰 《力学季刊》 北大核心 2025年第4期958-968,共11页
针对航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔结构,开展了不同应力比下带气膜孔结构试样的疲劳试验,得到了不同应力比下的疲劳极限.绘制了10~7等寿命下应力比-疲劳强度图,并对数据进行拟合,获得气膜孔结构的极限强度,并得到疲劳强度随应力比的变... 针对航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔结构,开展了不同应力比下带气膜孔结构试样的疲劳试验,得到了不同应力比下的疲劳极限.绘制了10~7等寿命下应力比-疲劳强度图,并对数据进行拟合,获得气膜孔结构的极限强度,并得到疲劳强度随应力比的变化关系.将该关系转化为平均应力-幅值应力下10~7等寿命关系.对不同等寿命方程下的等寿命曲线进行对比分析,揭示气膜孔结构的等寿命规律差异.将其与材料级的10~7等寿命曲线进行对比分析,厘清气膜孔结构对镍基单晶合金等寿命规律的影响,并从等寿命分析角度提出将孔周近场应力作为气膜孔结构寿命评估的参照值. 展开更多
关键词 镍基单晶涡轮叶片 气膜孔结构 疲劳极限 等寿命曲线方程 近场应力
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百叶轮抛光TC4温度仿真与试验
14
作者 王丽博 鲜超 辛红敏 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第3期396-407,共12页
抛光温度是影响零件表面性能的重要因素,尤其会对零件表面残余应力的形成产生关键影响。通过试验测量百叶轮抛光TC4试件的抛光温度,基于矩形移动热源模型建立抛光温度的理论计算模型,并通过ANSYS仿真抛光TC4的表面温度。结果表明:抛光... 抛光温度是影响零件表面性能的重要因素,尤其会对零件表面残余应力的形成产生关键影响。通过试验测量百叶轮抛光TC4试件的抛光温度,基于矩形移动热源模型建立抛光温度的理论计算模型,并通过ANSYS仿真抛光TC4的表面温度。结果表明:抛光温度随主轴转速、百叶轮压缩量的增大而升高,随进给速度、磨粒目数的增大而降低。柔性抛光温度要显著低于刚性抛光温度,4个工艺参数中百叶轮压缩量的主效应最大,对抛光温度的影响程度最大。抛光温度梯度以正在加工的接触区域向已加工区域逐渐递减,抛光热效应对未加工区域影响较小。通过对比抛光温度测量结果、计算结果和仿真结果,发现仿真值和测量值的偏差率均<22%,计算值和测量值的偏差率均<17%。 展开更多
关键词 百叶轮 抛光温度 理论模型
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钛铝合金叶片高温高速冲击损伤试验研究
15
作者 安昊 辛森 +5 位作者 白春玉 张欣玥 惠旭龙 黄蓉 刘小川 郑骁挺 《振动与冲击》 北大核心 2025年第22期152-160,共9页
为研究航空发动机叶片在高温环境下受到外物冲击时的损伤机理,基于空气炮试验装置,提出了一种叶片外物高温高速冲击损伤试验方案,开展了钛铝合金低压涡轮叶片常温下钢弹珠、陶瓷弹珠的冲击试验以及高温下钢弹珠的冲击试验,得到了叶片的... 为研究航空发动机叶片在高温环境下受到外物冲击时的损伤机理,基于空气炮试验装置,提出了一种叶片外物高温高速冲击损伤试验方案,开展了钛铝合金低压涡轮叶片常温下钢弹珠、陶瓷弹珠的冲击试验以及高温下钢弹珠的冲击试验,得到了叶片的冲击损伤模式,并对损伤尺寸进行了定量分析。结果表明:提出的叶片高温高速冲击试验方案具有较好的实施性;叶片表面在冲击后产生一圆形凹坑损伤,当冲击速度达到一临界值时叶片背面会产生裂纹损伤,裂纹从撞击点扩展至叶片边缘;常温下,钢弹珠冲击叶片开裂的临界归一化冲击速度在0.52~0.55,明显小于陶瓷弹珠0.71~0.72的临界归一化冲击速度;高温下,因钛铝合金材料塑性的提高,钢弹珠冲击叶片致其开裂损伤的临界速度相较于常温提高约30%;同时,叶片的损伤模式随冲击能量的提高逐渐从仅有凹坑损伤转变为单裂纹损伤,最终逐渐演变为扩散性的多裂纹损伤。 展开更多
关键词 航空发动机 钛铝合金叶片 高温环境 冲击试验 临界速度 叶片损伤 裂纹损伤
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冰撞击跨声速风扇转子叶片损伤对气动性能的影响
16
作者 邢怀程 徐强仁 +3 位作者 王立志 李广超 项效镕 赵庆军 《航空发动机》 北大核心 2025年第5期84-91,共8页
为揭示跨声速风扇转子受脱落冰撞击后叶片真实损伤对气动性能的影响规律,对受损叶片逆向建模,开展叶片前缘不同弯曲方向和形变程度对其气动性能的影响研究。结果表明:前缘向吸力面弯曲叶片case1和case2失速裕度相对减小62%和29%,前缘向... 为揭示跨声速风扇转子受脱落冰撞击后叶片真实损伤对气动性能的影响规律,对受损叶片逆向建模,开展叶片前缘不同弯曲方向和形变程度对其气动性能的影响研究。结果表明:前缘向吸力面弯曲叶片case1和case2失速裕度相对减小62%和29%,前缘向压力面弯曲叶片case4和case5失速裕度相对减小11.9%和19.5%;叶片前缘向压力面弯曲导致通道通流能力降低,流量减小,吸力面曲率增大,加剧了边界层分离。叶片前缘向吸力面弯曲使通道通流能力提高,流量增大,损伤处弦向截面呈S型,预压缩作用提高了总压比,吸力面无遮盖段呈凹面抑制了边界层分离;在近失速点,叶片case1和case2攻角增大,通道外高速区使气流速度剧烈变化诱发叶片失速。叶片case4和case5吸力面曲率增大,边界层严重分离诱发叶片失速。前缘向吸力面弯曲使叶片损伤处弦向截面呈S型,有利于抑制边界层分离,对气动性能影响较小,但叶片失速裕度明显降低,威胁飞行安全;前缘向压力面弯曲使叶片气动性能明显降低,但对失速裕度影响较小。 展开更多
关键词 跨声速 风扇转子叶片 冰撞击 真实损伤 气动性能 失速裕度 航空发动机
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燃气轮机双层壁叶片表面颗粒污染物的非稳态沉积特性
17
作者 胡朝棕 杨星 丰镇平 《推进技术》 北大核心 2025年第7期49-60,共12页
先进燃气轮机透平叶片所采用的双层壁构型中布置了大量的冷却结构,其相互干涉在叶片表面产生复杂的温度分布,导致颗粒污染物的沉积特性发生了显著变化。本文采用非稳态数值模拟方法,分析了流热耦合条件下双层壁透平导叶中的颗粒物迁移... 先进燃气轮机透平叶片所采用的双层壁构型中布置了大量的冷却结构,其相互干涉在叶片表面产生复杂的温度分布,导致颗粒污染物的沉积特性发生了显著变化。本文采用非稳态数值模拟方法,分析了流热耦合条件下双层壁透平导叶中的颗粒物迁移规律及沉积特性,并进一步对比了不同进口温度和不同粒径、黏度的颗粒在叶片表面的沉积规律。结果表明,颗粒物难以迁移到叶片吸力面,且随着沉积时长的增长,压力面前缘以及尾缘逐渐成为沉积峰值区;提高透平进口温度将增大沉积量但沉积增长率却不断下降。大尺寸的颗粒物更容易撞击到叶片压力面产生沉积,粒径从1μm增加到20μm,压力面上的沉积效率增长了74.9%。颗粒的形变能力随黏度的增大而减弱,从而难以在叶片表面形成沉积,软化温度提高100℃,沉积效率将下降22.0%。 展开更多
关键词 燃气轮机 双层壁透平叶片 流热耦合 用户自定义函数 非稳态模拟 颗粒物沉积
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基于STL模型识别的航空发动机叶片自适应修复局部刀路规划
18
作者 江诗钒 黄涛 +2 位作者 黄明坤 陈雷 张小明 《航空发动机》 北大核心 2025年第5期166-174,共9页
针对航空发动机叶片服役过程产生的局部损伤修复问题,提出了一种适用于叶片不同损伤情况下的局部待修复区域识别染色和连续平滑自适应加工路径规划方法。建立了以立体光刻(STL)染色面片为核心的底层数据结构模型,基于区域识别算法自适... 针对航空发动机叶片服役过程产生的局部损伤修复问题,提出了一种适用于叶片不同损伤情况下的局部待修复区域识别染色和连续平滑自适应加工路径规划方法。建立了以立体光刻(STL)染色面片为核心的底层数据结构模型,基于区域识别算法自适应提取分割损伤叶片的待修复区域面片群并染色;拟合估算染色面片群的局部曲率特征来计算最小加工行距,对染色面片进行切分计算路径轮廓,通过非均匀有理B样条(NURBS)曲线插值提高光顺性后基于二分容差法进行步长计算;完成了进退刀路的螺旋走刀设计。结果表明:区域识别算法可以正确识别出不同修复位置的面片集群,并能够针对提取出的局部染色面片群生成高效修复刀路。将算法集成到自主开发的叶片修复软件中并进行仿真测试,仿真结果精度为0.048 mm(设计值为0.05 mm),与整体全局刀路相比,路径长度缩短80.2%,实现了待修复叶片的局部高效加工路径规划。 展开更多
关键词 自适应叶片修复 局部损伤修复 区域识别 刀路规划 进退刀路设计 航空发动机
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转子螺栓连接结构界面滑移损伤机理及影响因素研究
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作者 吕东晓 陈雪骑 +2 位作者 王东 马艳红 洪杰 《航空动力学报》 北大核心 2025年第1期370-380,共11页
针对转子法兰-螺栓连接结构及其所处的载荷环境,考虑了其定位端面和定心柱面变形交互影响的力学过程,并提出了滑移损伤定量评估方法,基于此分析了复杂载荷作用下界面滑移损伤力学过程及其关键影响因素。研究表明:由于转子螺栓连接结构... 针对转子法兰-螺栓连接结构及其所处的载荷环境,考虑了其定位端面和定心柱面变形交互影响的力学过程,并提出了滑移损伤定量评估方法,基于此分析了复杂载荷作用下界面滑移损伤力学过程及其关键影响因素。研究表明:由于转子螺栓连接结构的界面非连续性,其定位端面和定心柱面间不同方向上的变形会交互影响,并且会受到工艺和装配特征参数的影响,实际发动机中由于上述参数随机特性,会导致连接结构界面滑移损伤具有显著的非确定性,引起连接结构发生附加变形并影响转子不平衡状态。 展开更多
关键词 法兰-螺栓连接结构 滑移损伤 界面交互影响 损伤定量评估 航空发动机转子
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考虑椭圆孔组合偏转的冷却布局多维高效优化
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作者 郭嘉杰 陶志 +1 位作者 宋立明 李军 《航空学报》 北大核心 2025年第16期15-33,共19页
为深入挖掘考虑椭圆孔组合偏转的多变量设计空间,进一步提升凹槽叶顶的气热性能,采用稳态RANS数值模拟方法开展了凹槽叶顶的冷却布局优化研究,探究了优化结构的流场变化与性能提升机理。更为重要的是,为加速工程算例的优化速率,根据传... 为深入挖掘考虑椭圆孔组合偏转的多变量设计空间,进一步提升凹槽叶顶的气热性能,采用稳态RANS数值模拟方法开展了凹槽叶顶的冷却布局优化研究,探究了优化结构的流场变化与性能提升机理。更为重要的是,为加速工程算例的优化速率,根据传统进化类算法框架,结合前沿优化算子,发展了适用于高维工程问题、快速收敛的优化算法并进行了函数测试,随后按单目标、双目标的次序开展了优化工作。优化结构降低了冷却孔布置间隔,采用大角度的正轴向偏转角提升了气膜贴壁性能,并且平衡了气膜覆盖与冷却孔朝向的耦合关系。结果显示,优化结构的气膜冷却效率相较于参考结构提升了79.9%,同时级效率上升了0.054%。 展开更多
关键词 涡轮 凹槽叶顶 气膜冷却 椭圆孔 多目标优化
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