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Reliability and sensitivity analyses of HPT blade-tip radial running clearance using multiply response surface model 被引量:5
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作者 翟学 费成巍 +1 位作者 翟庆刚 王建军 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第11期4368-4377,共10页
To reasonably design the blade-tip radial running clearance(BTRRC) of high pressure turbine and improve the performance and reliability of gas turbine, the multi-object multi-discipline reliability sensitivity analysi... To reasonably design the blade-tip radial running clearance(BTRRC) of high pressure turbine and improve the performance and reliability of gas turbine, the multi-object multi-discipline reliability sensitivity analysis of BTRRC was accomplished from a probabilistic prospective by considering nonlinear material attributes and dynamic loads. Firstly, multiply response surface model(MRSM) was proposed and the mathematical model of this method was established based on quadratic function. Secondly, the BTRRC was decomposed into three sub-components(turbine disk, blade and casing), and then the single response surface functions(SRSFs) of three structures were built in line with the basic idea of MRSM. Thirdly, the response surface function(MRSM) of BTRRC was reshaped by coordinating SRSFs. From the analysis, it is acquired to probabilistic distribution characteristics of input-output variables, failure probabilities of blade-tip clearance under different static blade-tip clearances δ and major factors impacting BTRRC. Considering the reliability and efficiency of gas turbine, δ=1.87 mm is an optimally acceptable option for rational BTRRC. Through the comparison of three analysis methods(Monte Carlo method, traditional response surface method and MRSM), the results show that MRSM has higher accuracy and higher efficiency in reliability sensitivity analysis of BTRRC. These strengths are likely to become more prominent with the increasing times of simulations. The present study offers an effective and promising approach for reliability sensitivity analysis and optimal design of complex dynamic assembly relationship. 展开更多
关键词 high pressure turbine blade-tip radial running clearance reliability sensitivity analysis multiply response surface method
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旋转叶片叶尖定时测量技术研究综述 被引量:1
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作者 段发阶 牛广越 +3 位作者 刘昊 秦浩玮 李发富 周琦 《计测技术》 2025年第1期45-64,共20页
叶片振动参数是影响航空发动机、燃气轮机等重大旋转装备工作效率和运行安全的关键,基于叶尖定时的叶片振动测量方法已成为监测旋转叶片健康状态的标配技术。介绍了叶尖定时(Blade Tip Timing,BTT)测量原理,阐述了系统典型结构及常用测... 叶片振动参数是影响航空发动机、燃气轮机等重大旋转装备工作效率和运行安全的关键,基于叶尖定时的叶片振动测量方法已成为监测旋转叶片健康状态的标配技术。介绍了叶尖定时(Blade Tip Timing,BTT)测量原理,阐述了系统典型结构及常用测量流程,归纳了叶尖定时测量的4大关键技术,包括叶片到达时刻高精度提取、高信噪比的叶片振动位移测量、极度欠采样的叶片振动参数辨识、基于小样本叶尖定时信号的叶片故障诊断,详细分析了叶尖定时测量方法在叶尖定时传感技术、振动参数辨识技术、叶片故障诊断技术方面取得的重大进展,提出了叶尖定时技术的发展趋势与展望,从传感信号复用、不确定度分析与校准、系统的机载应用、数字孪生及智能运维4个方面总结了叶片振动非接触测量领域的未来重点研究方向,有望为叶尖定时测量技术的科学发展与工程应用提供重要参考。 展开更多
关键词 旋转叶片 叶尖定时 叶片振动 传感器 故障诊断
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低介入无键相叶端定时方法
3
作者 周磊 杨志勃 +5 位作者 曹佳辉 冯军楠 张欢 杨志军 孙若斌 陈雪峰 《航空制造技术》 北大核心 2025年第11期89-97,共9页
旋转叶片是航空发动机的关键易损件,需要对其进行状态监测。叶端定时(Blade tip timing,BTT)是一种有效的旋转叶片非接触监测方法。然而,传统的叶端定时严重依赖键相信号,叶端定时信号存在严重的欠采样问题。对此,提出了一种基于叶片振... 旋转叶片是航空发动机的关键易损件,需要对其进行状态监测。叶端定时(Blade tip timing,BTT)是一种有效的旋转叶片非接触监测方法。然而,传统的叶端定时严重依赖键相信号,叶端定时信号存在严重的欠采样问题。对此,提出了一种基于叶片振动差的正交匹配追踪(Orthogonal matching pursuit,OMP)方法来提取叶片固有频率。首先,使用叶端定时传感器计算叶片振动差。然后,构建叶片振动差的稀疏模型,在变转速情况下使用正交匹配追踪方法对叶片振动差信号进行分解,提取叶片振动振幅和固有频率。通过数值仿真验证了该方法的有效性和鲁棒性,并在叶端定时试验台上进行试验。结果表明,该方法可以准确识别叶片异步振动的振幅和固有频率。 展开更多
关键词 正交匹配追踪 叶端定时 无键相 频率识别 信号处理
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弹性磨具磨抛叶片叶尖圆角工艺研究
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作者 田凤杰 齐子建 +1 位作者 张彦智 李论 《航空制造技术》 北大核心 2025年第4期76-82,共7页
为了实现航空发动机叶片叶尖圆角的自动化磨抛加工,进行了基于弹性磨具的微弧圆角磨抛加工研究,提出了一种可控性良好的叶尖微弧圆角加工方法。以聚酯纤维作为基体材料的弹性磨抛轮,在加工过程中,利用磨抛轮弹性变形的特点使涂附于基体... 为了实现航空发动机叶片叶尖圆角的自动化磨抛加工,进行了基于弹性磨具的微弧圆角磨抛加工研究,提出了一种可控性良好的叶尖微弧圆角加工方法。以聚酯纤维作为基体材料的弹性磨抛轮,在加工过程中,利用磨抛轮弹性变形的特点使涂附于基体表面的磨料将叶尖顶角磨抛加工成微小半径圆角。基于弹性接触理论与Preston去除理论,建立了磨抛轮与叶尖顶角加工状态下的理论接触模型和材料去除模型,采用Abaqus软件对模型进行了接触区域应力仿真分析,并对去除分布函数进行了仿真。理论证明,弹性磨抛轮与叶尖顶角通过自适应包络接触变形,在加工区域与磨抛轮之间形成“微面触切”,从而实现微小半径圆弧的圆角加工。进行了叶片叶尖顶角的圆角磨抛试验,对实现微小圆弧圆角加工的可行性与可控性进行了验证。结果表明,弹性磨抛轮的自适应包络变形使叶尖顶角加工接触区域形成圆弧状应力分布,涂附于基体上的磨料可以良好地磨抛去除,实现圆角加工。此加工方法实现了叶片叶尖微弧圆角的自动化加工,加工后的叶片尺寸精度高,表面质量一致性良好,表面粗糙度稳定在0.20~0.28μm之间,圆角半径大小变化稳定在16μm范围内。 展开更多
关键词 弹性磨抛 航空发动机叶片 叶尖 微弧圆角 工艺参数
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一种基于风机局部图像的桨叶叶尖定位方法
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作者 焦嵩鸣 张彪 《华北电力大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期126-133,共8页
针对无人机自主巡检风机需对桨叶进行精准定位的问题,设计了一种基于风机局部图的无人机位姿修正和叶尖定位系统。无人机依据风机参数飞至指定位置获取风机局部图,使用Yolov5实现对轮毂、塔筒的目标检测和特征提取。对概率渐进式Hough... 针对无人机自主巡检风机需对桨叶进行精准定位的问题,设计了一种基于风机局部图的无人机位姿修正和叶尖定位系统。无人机依据风机参数飞至指定位置获取风机局部图,使用Yolov5实现对轮毂、塔筒的目标检测和特征提取。对概率渐进式Hough直线检测结果筛选后,利用K-means聚类得到桨叶中心线,依靠轮毂特征和桨叶中心线夹角更新无人机位姿,获取近距离粗略正对风机局部图。设计无人机位姿修正系统并对其收敛性进行了证明,该系统以风机局部图中像素坐标差值作为偏差控制量,计算世界坐标系下无人机运动量,实现无人机正对风机,轮毂位置位于图像中心。最后,结合无人机位姿信息与风机参数解算桨叶叶尖坐标,实现叶尖精准定位。该算法基于Gazebo仿真实现,定位精度达亚米级,为风机运维提供理论依据。 展开更多
关键词 目标检测 图像处理 位姿修正 桨叶叶尖 精准定位
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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
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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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基于沟槽涵道的大桨涵间隙涵道螺旋桨悬停效率改进设计
7
作者 胡峪 张学鹏 +2 位作者 王强 罗子牛 王国强 《航空动力学报》 北大核心 2025年第3期123-134,共12页
为提高涵道螺旋桨气动效率,需要很小桨涵间隙,导致加工和使用维护成本大幅增加。为此基于沟槽涵道构型,研究大桨涵间隙时改进效率的方法。基于雷诺平均NS方程和MRF方法展开计算研究。首先基于常规无沟槽涵道构型开展分析,当间隙比从1倍... 为提高涵道螺旋桨气动效率,需要很小桨涵间隙,导致加工和使用维护成本大幅增加。为此基于沟槽涵道构型,研究大桨涵间隙时改进效率的方法。基于雷诺平均NS方程和MRF方法展开计算研究。首先基于常规无沟槽涵道构型开展分析,当间隙比从1倍基准间隙比增大到4倍时,悬停效率下降超25%,桨涵间隙增加导致效率显著下降。其次基于沟槽涵道构型开展分析,发现桨尖位置和沟槽外形是决定悬停效率的关键变量。通过向沟槽内适当延伸桨尖,可以在间隙比为6.7倍基准间隙比时,悬停效率无明显下降,若采用圆形沟槽,则间隙比为2倍基准间隙比时,悬停效率反而提高5.2%,最终通过测力试验验证,证明沟槽涵道构型可在大桨涵间隙时改进气动效率,降低加工和使用维护成本。 展开更多
关键词 涵道螺旋桨 沟槽涵道 桨涵间隙 悬停效率 多参考系模型
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轴向非均匀叶顶间隙对压气机特性的影响
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作者 王巍 胡嘉伟 +2 位作者 孙伟文 何武亮 张宇 《航空发动机》 北大核心 2025年第4期10-16,共7页
压气机叶顶间隙对压气机性能影响较大,为了研究间隙轴向非均匀性产生原因以及对压气机特性的影响程度,基于1.5级轴流压气机试验台开展了压气机性能和叶顶间隙变化规律的试验研究。在不考虑安装、制造等可能对叶顶间隙不均匀性产生影响... 压气机叶顶间隙对压气机性能影响较大,为了研究间隙轴向非均匀性产生原因以及对压气机特性的影响程度,基于1.5级轴流压气机试验台开展了压气机性能和叶顶间隙变化规律的试验研究。在不考虑安装、制造等可能对叶顶间隙不均匀性产生影响的情况下,采用单向流-固耦合数值方法分析了轴向非均匀间隙变化规律及产生原因。结果表明:在研究的转速范围内,叶顶间隙沿轴向的测量值几乎呈线性变化,且间隙非均匀变化后,虽然压气机效率/压比特性变化不大,但严重影响了压气机的稳定工作范围,其中稳定裕度最大降低玉约20%;叶顶轴向间隙变化的原因主要是由旋转离心力以及热应力造成叶顶间隙轴向非均匀性变化,其中,离心力造成的总变形在设计转速下占比70%,轮毂在运行状态下的变形是叶顶间隙轴向非均匀变化的主要原因;与叶顶间隙均匀情况下相比,轴向间隙非均匀变化造成动叶叶顶处熵增增大,而后排静叶进气方向与静压分布的改变造成了流动分离与尾迹掺混,扩大了静叶尾迹范围,使压气机提前发生了失速,影响了压气机稳定工作范围。 展开更多
关键词 轴向非均匀叶顶间隙 轴流压气机 单向流固耦合 压气机特性
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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
9
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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转子系统叶片裂纹三维叶尖间隙动态特性研究
10
作者 张小栋 凃成雄 +3 位作者 范博超 熊逸伟 戴飞 黄鑫 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第5期869-876,1057,共9页
为了研究叶片裂纹故障机理,分析叶片裂纹对转子系统三维叶尖间隙的影响,并综合考虑叶片的径向变形、摆振方向和弦长方向的弯曲变形,基于连续梁理论建立了转子系统动力学模型。首先,基于三维应力状态的叶片呼吸裂纹模型,进一步建立了含... 为了研究叶片裂纹故障机理,分析叶片裂纹对转子系统三维叶尖间隙的影响,并综合考虑叶片的径向变形、摆振方向和弦长方向的弯曲变形,基于连续梁理论建立了转子系统动力学模型。首先,基于三维应力状态的叶片呼吸裂纹模型,进一步建立了含叶片裂纹的转子系统三维叶尖间隙动态响应模型;其次,通过与有限元模型和实验结果进行对比,验证了动力学模型的准确性;最后,分析了叶片裂纹深度和位置对转子系统三维叶尖间隙的影响。结果表明,转子系统三维叶尖间隙高倍频分量的幅值随着叶片裂纹深度的增加而增加,三维叶尖间隙基频分量和高倍频分量的幅值均随着叶片相对裂纹位置增大而呈现非单调的变化趋势。该研究结果对基于三维叶尖间隙的航空发动机叶片裂纹监测诊断方法研究具有理论指导作用。 展开更多
关键词 动力学模型 叶片裂纹 三维叶尖间隙 转子系统 故障机理
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基于叶尖间隙自适应测量的转子振动监测 被引量:2
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作者 谷昭鹏 王维民 +1 位作者 米珂嘉 李明龙 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期158-164,共7页
在变转速工况下,为了实现叶尖间隙的高精度测量,对电涡流传感器进行了多转速动态标定,基于动态灵敏度曲线提出了变转速工况下叶尖间隙的自适应测量方法,并通过数值仿真和真实扭转叶片试验台测试对所提出的方法进行了验证。结果表明:所... 在变转速工况下,为了实现叶尖间隙的高精度测量,对电涡流传感器进行了多转速动态标定,基于动态灵敏度曲线提出了变转速工况下叶尖间隙的自适应测量方法,并通过数值仿真和真实扭转叶片试验台测试对所提出的方法进行了验证。结果表明:所提出的多转速动态标定方法的测量偏差小于9μm,有较高的动态叶尖间隙测量精度。针对航空发动机测点少且测点多位于机匣上的情况,初步提出了基于叶尖间隙测量的4传感器均布轴心轨迹监测方法,在少测点的条件下实现了叶尖间隙、转子振动的同步监测。搭建原理性简易转子模型并进行测试验证,结果表明:根据所监测叶尖间隙信息能准确提取出转子轴心轨迹,验证了该方法在简单转子模型上应用的可行性。 展开更多
关键词 叶尖间隙 自适应测量 变转速 少测点监测 转子振动 轴心轨迹 航空发动机
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叶端振动信号频谱分析的前后向平滑MUSIC法
12
作者 平艳 王增坤 +3 位作者 范志飞 袁超 杨志勃 乔百杰 《振动与冲击》 北大核心 2025年第10期208-214,共7页
叶端定时是航空发动机叶片叶端振动非接触测量的有效手段,但其采样模式决定了所采信号具有高度欠采样特征,需要进行抗混叠频谱分析从而提取转子叶片固有频率这一关键指标。利用了前向平滑策略的改进多重信号分类法(multiple sIgnal clas... 叶端定时是航空发动机叶片叶端振动非接触测量的有效手段,但其采样模式决定了所采信号具有高度欠采样特征,需要进行抗混叠频谱分析从而提取转子叶片固有频率这一关键指标。利用了前向平滑策略的改进多重信号分类法(multiple sIgnal classification,MUSIC)能实现抗混叠但无法充分发挥平滑方法的优势。因此,提出适用于叶端定时信号处理的前后向平滑MUSIC法,通过建立传感器的对称布局条件,利用前后向平滑方法代替前向平滑方法,得到更准确的自相关矩阵估计,进而提高叶片固有频率估计性能,并通过仿真和试验验证了在样本数量、算法参数等相同的情况下,前后向平滑MUSIC法的混叠与噪声抑制能力得到了提升。 展开更多
关键词 叶端定时 发动机转子叶片 多重信号分类法(MUSIC) 空间平滑 频率估计
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基于电容信号均方根的平均叶尖间隙测量方法
13
作者 薛志飞 易亮 +4 位作者 牛广越 刘昊 程仲海 傅骁 段发阶 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第1期80-89,共10页
叶尖间隙在线测量为航空发动机性能评估和故障诊断提供重要数据支撑,现有的航空发动机间隙测量技术多数针对单个叶片的间隙测量,并且尚无机载应用案例。针对当前电容式叶尖间隙测量方法存在的计算量大、数据冗余、高采样要求以及平均间... 叶尖间隙在线测量为航空发动机性能评估和故障诊断提供重要数据支撑,现有的航空发动机间隙测量技术多数针对单个叶片的间隙测量,并且尚无机载应用案例。针对当前电容式叶尖间隙测量方法存在的计算量大、数据冗余、高采样要求以及平均间隙求解难的问题,提出了基于电容传感信号均方根(RMS)的平均叶尖间隙测量方法。建立了基于RMS的叶尖间隙信号模型,推导了间隙信号RMS值与平均叶尖间隙之间的关系。仿真验证了噪声、时间参数对间隙信号RMS值的影响,提出了基于RMS方法的叶尖间隙信号处理参数。根据间隙信号占空比不变原则构建了叶片缩比模型,实现了适用于RMS处理方法的动态标定。在某型航空发动机压气机上开展了机载机载试验,验证了所提方法的可行性和有效性。实验结果表明,本方法以10 kHz采样率实现了航空发动机平均叶尖间隙测量,与传统方法测量结果相比,误差小于29μm。 展开更多
关键词 均方根 平均叶尖间隙 电容传感器 动态标定 机载试验
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基于叶端定时的压气机喘振特征频域辨识
14
作者 平艳 王增坤 +3 位作者 范志飞 袁超 杨志勃 乔百杰 《航空动力学报》 北大核心 2025年第10期185-194,共10页
提出了一种基于转子叶片叶端定时(BTT)信号的幅频多重信号分类(MUSIC)法,用于进行压气机喘振特征辨识。通过理论分析转子叶片叶端定时的实正弦振动信号模型,挖掘异步振动的幅值和频率与自相关矩阵特征值和特征向量的对应关系,实现了MUSI... 提出了一种基于转子叶片叶端定时(BTT)信号的幅频多重信号分类(MUSIC)法,用于进行压气机喘振特征辨识。通过理论分析转子叶片叶端定时的实正弦振动信号模型,挖掘异步振动的幅值和频率与自相关矩阵特征值和特征向量的对应关系,实现了MUSIC法框架内的伪谱幅值补偿。开展压气机喘振的叶端定时实验,通过与快速傅里叶变换、最小二乘拟合方法的喘振特征辨识效果进行对比,对所提方法进行了验证。结果表明:喘振故障在时域对应显著增大的振动位移和转速的波动,在频域对应大幅值的低频异步振动特征。所提方法相比最小二乘拟合法和傅里叶变换,能够准确辨识5.3 Hz的喘振特征频率,并且其幅值聚焦性超过傅里叶变换的3倍,具有更高的频率分辨率和幅值识别精度,能够有效稳定地提取喘振故障的频域特征。 展开更多
关键词 压气机叶片 叶端定时(BTT) 喘振 多重信号分类(MUSIC) 频域分析
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基于叶尖定时的低转速动叶片裂纹在线识别方法
15
作者 杨斯骞 段礼祥 +2 位作者 张继旺 何仁洋 王荣仁 《振动工程学报》 北大核心 2025年第11期2673-2681,共9页
针对矿用通风机等低转速(低于叶片1阶频率)透平设备动叶片裂纹在线识别难题,本文提出了一种基于叶尖定时原理与叶尖偏移量的裂纹在线识别方法。采用理论建模和有限元仿真分析了不同转速、不同裂纹状态下,动叶片的动态形变特性,建立了叶... 针对矿用通风机等低转速(低于叶片1阶频率)透平设备动叶片裂纹在线识别难题,本文提出了一种基于叶尖定时原理与叶尖偏移量的裂纹在线识别方法。采用理论建模和有限元仿真分析了不同转速、不同裂纹状态下,动叶片的动态形变特性,建立了叶尖偏移量与叶片状态间的关系。构建了动叶片叶尖偏移量在线测取值与离线标定值对比的裂纹识别策略。设计搭建了叶尖定时原理的动叶片裂纹测试试验台,并选择在500~3000 r/min的范围内,进行了45组不同位置(叶尖、叶中和叶根)、不同长度裂纹(最小裂纹长度为1/10叶宽)的测试试验,3 mm级及以上尺寸裂纹识别准确率达到100%,裂纹长度识别误差小于5.33%,结果表明所提方法可为低转速动叶片裂纹在线识别提供有效解决方案。 展开更多
关键词 动叶片 叶尖定时 裂纹识别 低转速 叶尖偏移量
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基于RD-S校正的叶端整剖面间隙微波测量方法
16
作者 樊薇 陈赛赛 +2 位作者 熊玉勇 鲁金忠 彭志科 《航空学报》 北大核心 2025年第16期137-151,共15页
对复杂形貌叶端的整剖面间隙进行非接触、高精度的测量是保障航空发动机安全高效运行的关键。在利用120 GHz微波传感器进行叶端整剖面间隙测量中,静态回波信号受幅值调制干扰导致传统方法难以有效估计回波信号的不平衡参数,端面动态回... 对复杂形貌叶端的整剖面间隙进行非接触、高精度的测量是保障航空发动机安全高效运行的关键。在利用120 GHz微波传感器进行叶端整剖面间隙测量中,静态回波信号受幅值调制干扰导致传统方法难以有效估计回波信号的不平衡参数,端面动态回波信号反映的间隙信息易出现临界相位突变现象,为叶端整剖面间隙的静动态测量带来极大挑战。为此,首先针对幅值调制下不平衡参数估计问题,提出了比值差分-频谱(RD-S)校正方法,利用I/Q信号的衰减一致性,通过比值差分过程消除静态回波信号中幅值调制项的干扰,随后通过主频和镜频分量实现了不平衡参数估计。其次针对临界相位突变现象,利用棣莫弗定理并结合幅-相信息,克服了临界相位突变的干扰并实现任意半波长内剖面间隙的测量。实验结果表明,在静态测量中所提RD-S校正方法较传统校正方法的解调位移误差平均降低79.2%,平均位移校正误差为1.31μm,非线性度小于0.06%。进行叶端间隙动态测量时,在300μm相对间隙变化内的平均测量误差小于2.5μm,H形叶片凹腔深度的测量平均误差为2.09μm。 展开更多
关键词 叶端间隙 微波测量 RD-S校正 整剖面间隙 相位差 频谱校正
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叶尖结构对涡轮动叶端区流动特性影响
17
作者 林聚强 由儒全 +1 位作者 李海旺 谢刚 《航空动力学报》 北大核心 2025年第5期275-285,共11页
采用商业CFD软件Ansys CFX对3种叶尖结构模型进行数值仿真,选择k-ωSST(shear stress transport)湍流模型对不同结构、吹风比、叶尖间隙条件下模型进行计算。结果表明:叶尖间隙直接影响进入叶尖凹槽区域的泄漏流流量。叶尖间隙变小,泄... 采用商业CFD软件Ansys CFX对3种叶尖结构模型进行数值仿真,选择k-ωSST(shear stress transport)湍流模型对不同结构、吹风比、叶尖间隙条件下模型进行计算。结果表明:叶尖间隙直接影响进入叶尖凹槽区域的泄漏流流量。叶尖间隙变小,泄漏流受到的流动阻力增大,泄漏流流量相应下降;冷气吹风比增大后,冷气直接冲击机匣内壁面,在冲击点周围形成回流,冷气在叶尖区域凹槽涡的诱导下形成回流涡;构型3结构的凹槽中部隔板能够对进入凹槽的泄漏流产生阻挡作用,提高叶尖区域吸力面冷却效果。但隔板使得泄漏流在其左右两侧形成强度不同的凹槽涡和角涡,提高了热应力梯度。通过熵增分析,叶尖间隙对叶尖区域主流泄漏损失起决定性作用,叶尖间隙减小能够明显降低叶片尾缘区域损失。 展开更多
关键词 涡轮叶片 叶尖结构 流动特性 泄漏流 涡结构
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低温压缩机叶顶间隙传感器低温验证试验
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作者 张文 叶德超 +2 位作者 周恩民 李刚 沈嘉琪 《航空动力学报》 北大核心 2025年第8期403-410,共8页
为验证低温轴流压缩机叶顶间隙传感器在-196℃环境下的工作性能,温度频繁交变、持续深低温下的使用寿命以及快速降温时的性能适应性,解决传感器深低温应用适应性问题,设计了低温循环和快速降温装置,开展了传感器低温循环、耐久性验证和... 为验证低温轴流压缩机叶顶间隙传感器在-196℃环境下的工作性能,温度频繁交变、持续深低温下的使用寿命以及快速降温时的性能适应性,解决传感器深低温应用适应性问题,设计了低温循环和快速降温装置,开展了传感器低温循环、耐久性验证和分段快速降温等静态验证,并通过低温轴流压缩机平台开展了动态验证。结果表明:传感器有效电压值远大于0.2 V,信噪比显著优于26 dB;传感器材料、结构和制造工艺满足深低温环境下温度多次循环交变、持续深低温和快速降温工作需求;传感器性能稳定,激光光强无明显衰减。动态测量结果与设计结果及运行特性相符,精度和灵敏度满足工程应用所需,适用于低温轴流压缩机叶片运行监测。 展开更多
关键词 低温轴流压缩机 叶片 叶顶间隙 传感器 低温循环 快速降温
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连续压缩感知叶端定时频率估计方法
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作者 金若尘 杨志勃 +5 位作者 杨来浩 乔百杰 冯军楠 张欢 杨志军 陈雪峰 《航空学报》 北大核心 2025年第17期121-131,共11页
由于工作环境恶劣,涡轮机械的旋转叶片极易发生故障,危机设备的安全运行。因此,开展叶片相关的监测诊断研究十分重要。叶端定时作为一种十分有潜力的测量技术,只需少数探头就能监测一级所有叶片。然而,由于探头数量有限,叶端定时信号面... 由于工作环境恶劣,涡轮机械的旋转叶片极易发生故障,危机设备的安全运行。因此,开展叶片相关的监测诊断研究十分重要。叶端定时作为一种十分有潜力的测量技术,只需少数探头就能监测一级所有叶片。然而,由于探头数量有限,叶端定时信号面临严重欠采样,因此实现高精度的信号重构是该领域的研究热点。基于连续压缩感知的无网格频率估计被认为是解决该问题的重要途径,但只适用于均匀布局下获取的理想信号,这严重限制了其在真实叶端定时信号中的应用。提出了一种不受探头布局限制的无网格频率估计,以突破传统无网格法的局限性。构造了一种基于流形分离的范德蒙德分解,有效消除了不规则探头布局对信号协方差矩阵的影响,使得从不规则Toeplitz矩阵中准确恢复频率成为可能,在此基础上提出交替投影算法实现不规则布局下的无网格频率估计。仿真、实验结果表明,所提方法在鲁棒性、高分辨率、估计精度等方面具有显著优势。 展开更多
关键词 叶片振动 叶端定时 无网格频率估计 范德蒙德分解 流形分离
原文传递
低介入叶端定时信号混叠规律研究
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作者 王增坤 高程文博 +4 位作者 杨志勃 乔百杰 曹佳辉 左浩 陈雪峰 《航空制造技术》 北大核心 2025年第17期67-71,81,共6页
针对现有叶端定时技术传感器需求多,影响技术实用性的问题,通过研究单传感器叶端定时信号的混叠规律,提出一种单传感无先验叶片固有频率识别策略。该策略通过变转速叶端定时信号的时频域分析,将时频图向频率轴进行投影叠加,通过对投影... 针对现有叶端定时技术传感器需求多,影响技术实用性的问题,通过研究单传感器叶端定时信号的混叠规律,提出一种单传感无先验叶片固有频率识别策略。该策略通过变转速叶端定时信号的时频域分析,将时频图向频率轴进行投影叠加,通过对投影图峰值搜索实现单传感无先验叶片固有频率识别。仿真与试验结果验证了所提识别策略的可行性与有效性。相比传统识别方法,该方法具备滤除同步成分的能力,为低介入叶端定时技术的应用提供了新的解决思路。 展开更多
关键词 叶端定时 单传感器 混叠规律 多重信号分类 振动参数辨识
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