【摘要】：近年來,不斷推出的新型飛行器對發(fā)動機(jī)提出了更高的性能和穩(wěn)定性要求,給新型發(fā)動機(jī)的研制帶來了很大的挑戰(zhàn)。葉尖間隙作為影響發(fā)動機(jī)性能安全以及穩(wěn)定性的重要參數(shù),其測量技術(shù)的研究對于新型發(fā)動機(jī)的研制至關(guān)重要。因此,為了提高發(fā)動機(jī)性能以及穩(wěn)定性,推動航空航天事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,研究和改善葉尖間隙測量技術(shù)具有重要的意義。由此本文提出了一種基于交流放電等離子體葉尖間隙測量方法,該方法允許非接觸測量,不影響發(fā)動機(jī)原有結(jié)構(gòu)。測量系統(tǒng)采用的放電探針體積小,安裝使用方便,并能夠在發(fā)動機(jī)惡劣環(huán)境下正常工作。為了驗(yàn)證該方法的可應(yīng)用性,本文對其開展了如下的研究工作。首先,本文介紹了氣體放電等離子體的基本概念以及氣體放電過程中帶電粒子運(yùn)動過程,并通過三種經(jīng)典的氣體放電理論推導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)大氣壓環(huán)境下氣體擊穿電壓與放電間隙之間的關(guān)系式,從而驗(yàn)證了所提出的基于交流放電等離子體葉尖間隙測量方法的可行性,為測量系統(tǒng)的建立提供了重要的理論依據(jù)。其次,本文介紹了氣體放電數(shù)值模擬的發(fā)展及三種常用的數(shù)值模擬方法,并選擇在軟件Comsol Multiphysics下建立較為成熟的流體動力學(xué)模型,仿真結(jié)果表明:擊穿電壓與放電間隙之間存在一定的線性關(guān)系,由此說明了對測量系統(tǒng)工作原理理論分析的正確性以及所提出方法的可靠性。接著,通過仿真模型研究了不同氣壓、溫度以及電源頻率對數(shù)值模擬結(jié)果的影響,仿真結(jié)果表明:隨著氣壓的增大,擊穿電壓增大;溫度越高,擊穿電壓越低;電源頻率越高,擊穿電壓越低。通過仿真研究不同參數(shù)對數(shù)值模擬結(jié)果的影響,從而為測量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺的建立提供了重要的參考價值。然后本文搭建了基于交流放電等離子體葉尖間隙測量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺,研究了不同探針材料、尖端結(jié)構(gòu)以及大氣壓下溫濕度變化對測量系統(tǒng)測量結(jié)果的影響。結(jié)果表明:鎢銅材料的放電探針具有耐高溫和易擊穿的雙重特性,更適合作為放電探針材料;針尖結(jié)構(gòu)擊穿電壓較低,但是由于探針尖端和葉片形成的電場極不均勻,導(dǎo)致?lián)舸╇妷翰▌虞^大,影響葉尖間隙的測量結(jié)果的準(zhǔn)確性;大氣壓環(huán)境下的溫濕度變化較小對于葉尖間隙測量工作的影響基本可以忽略。最后,在所建立的測量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺上,開展了葉尖間隙與擊穿電壓之間的關(guān)系標(biāo)定、葉尖間隙測量以及測量結(jié)果誤差分析等研究工作。結(jié)果表明:測量值和實(shí)際值之間存在較高的吻合度,測量結(jié)果誤差在±0.05mm以內(nèi),同時絕大多數(shù)的測量值的誤差分布在±0.02mm以下。由此可以看出,初步設(shè)計(jì)的測量系統(tǒng)具有較高的測量精度,可應(yīng)用性較強(qiáng)。
【圖文】：

交流放電等離子體葉尖間隙測量方法研++程序。ltiphysics 仿真軟件按照常用的建模步驟劃分、求解和結(jié)果輸出等幾個主要部分放電等離子體葉尖間隙測量系統(tǒng)的數(shù)值面將對各個部分的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)介紹。

圖 3. 4 建�？蚣芰鞒虉D概要理參數(shù)進(jìn)行定義件后，選擇等離子體模塊中的 DCDischarge 子模塊，再將整個模型的參型組件部分的 Variables 中可以手動定義仿真所需的常用量以及所需函數(shù)：外接電源電壓，交流電源頻率，溫度，，氣壓以及放電間隙等基本參數(shù)放電電壓不同，從幾百伏到上千伏，差別很大，所以要對模型中電源輸。由于采用的是交流電壓對仿真氣體進(jìn)行擊穿放電，所以所用電源的輸設(shè)定好電壓和頻率兩個參數(shù)后，再根據(jù)實(shí)際需要，對其他參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V23

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本文編號：2598144