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。渦輪葉尖間隙流動(dòng)與換熱研究渦輪葉尖泄漏嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能,有效抑制葉尖泄漏并冷卻葉尖是提高渦輪效率和可靠性的關(guān)鍵之一。

(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。該傳感器不僅可以消除光源波動(dòng)、葉尖表面反射率變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,而且可以減小葉尖表面與傳感器端面間夾角變化對(duì)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。（3）設(shè)計(jì)了基于PCI接口的葉尖間隙信號(hào)高速數(shù)據(jù)采集方案，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將系統(tǒng)硬件與虛擬儀器LabVIEW結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)葉尖間隙信號(hào)的采集與顯示。

數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)反向偏差影響因素

當(dāng)數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)在其運(yùn)動(dòng)方向上換向時(shí)，由于反向間隙的存在會(huì)導(dǎo)致伺服電機(jī)空轉(zhuǎn)而工作臺(tái)無(wú) 實(shí)際移動(dòng)，此稱之為失動(dòng)。如在G01切削運(yùn)動(dòng)時(shí)，反向偏差會(huì)影 響插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的精度，若偏差過(guò)大就會(huì)造成形狀各異的情形。

而在 G00 快速定位運(yùn)動(dòng)中，反向偏差影響機(jī)床的定位精度，使得鉆 孔、鏜孔等孔加工時(shí)各孔間的位置精度降低。這樣的反向間隙 若數(shù)值較小，對(duì)加工精度影響不大則不需要采取任何措施。

數(shù)控機(jī)床反向間隙數(shù)值較小,對(duì)加工精度影響不大則不需要采取任何措施

在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)鏈中，聯(lián)軸器、滾珠絲桿、螺母副、軸承等均存在反間間隙。機(jī)床進(jìn)給軸在換向運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，在一定的角度內(nèi)，盡管絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，但是絲桿螺母副還要等間隙消除以后才能帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)間隙就是反向間隙。

對(duì)于采用半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床，反向間隙會(huì)影響到定位精度和重復(fù)定位精度。反向間隙數(shù)值較小，對(duì)加工精度影響不大則不需要采取任何措施； 若數(shù)值過(guò)大，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性明顯下降，加工精度明顯降低，尤其是曲線加工，會(huì)影響到尺寸公差和曲線的一致性，此時(shí)必須進(jìn)行反向間隙的測(cè)定和補(bǔ)償。如在G01切削運(yùn)動(dòng)時(shí)，反向間隙會(huì)影響插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的精度，若偏差過(guò)大就會(huì)造成“圓不夠圓，方不夠方”的情形； 而在G00快速定位運(yùn)動(dòng)中，反向偏差影響機(jī)床的定位精度，使得鉆孔、鏜孔等孔加工時(shí)各孔間的位置精度降低。旋轉(zhuǎn)葉片葉尖與機(jī)匣間的間隙是影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、煙氣輪機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等重大裝備安全工作性能、能量轉(zhuǎn)換效率的重要參數(shù)。這就需要數(shù)控系統(tǒng)提供反向間隙補(bǔ)償功能，以便在加工過(guò)程中自動(dòng)補(bǔ)償一些有規(guī)律的誤差，提高加工零件的精度。