本文關鍵詞：渦輪葉片冷卻風道異物堵塞的紅外無損檢測

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【摘要】：航空發(fā)動機渦輪葉片是給發(fā)動機提供高推動力的主要部位,葉片的工作環(huán)境也極其惡劣,高溫、高壓、高速的載荷使得葉片非常容易受損,尤其是葉片的冷卻風道發(fā)生堵塞易對發(fā)動機散熱造成損害引起飛機事故。對于風道堵塞一般采用X射線檢測,但是每次檢測都需要在風道中灌入鉛粉,操作復雜,效率低下。針對這種情況,本課題對熱成像做了相關研究后,對渦輪葉片冷卻風道的堵塞物檢測提出采用紅外無損檢測方式。本文根據葉片的內部結構,材料特性,實際工作的冷卻機理建立堵塞區(qū)的傳熱模型,定量的給出了風道堵塞參數(shù)、實驗控制參數(shù)、與紅外熱成像參數(shù)——溫差之間變化的關系。推導出了缺陷區(qū)域和非缺陷區(qū)葉片表面的溫度差和時間、換熱系數(shù)、冷熱水激勵溫差、堵塞大小之間的關系式。在分析比較多種實驗熱激勵方式后,鑒于水具有比熱容大,可以帶來足夠的熱量,粘滯系數(shù)小,不會對葉片風道造成二次污染等特性,選擇冷熱水交替作為紅外檢測的熱激勵載體。基于冷熱水熱激勵方式對上述模型進行仿真,采用梯度搜索優(yōu)化算法,在風道堵塞參數(shù)特定情況下為實現(xiàn)檢測確定了實驗控制參數(shù)的最佳取值區(qū)域,給實驗參數(shù)的選取提供了理論依據。根據仿真結果提供的控制參數(shù)對葉片的堵塞情況進行紅外無損檢測,實驗證明了在優(yōu)化的時間參數(shù)范圍內能從葉片表面觀測到最大溫差,并和工業(yè)上常用的DR檢測方法結果對比,從而證明提出的溫度場模型是合理的,以及對于參數(shù)的優(yōu)化是有效的。
【關鍵詞】：渦輪葉片 冷卻風道 紅外檢測 溫度場模型
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V263.6
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-14
• 1.1 研究背景及意義7
• 1.2 無損檢測在葉片檢測中的應用7-9
• 1.3 紅外無損檢測技術9-13
• 1.3.1 紅外熱波無損檢測的應用10-11
• 1.3.2 紅外無損檢測國內外現(xiàn)狀及前景11-13
• 1.4 本文主要內容13-14
• 第二章 渦輪葉片紅外熱波檢測原理與檢測系統(tǒng)14-27
• 2.1 熱波基礎理論14-19
• 2.2 紅外檢測原理19-20
• 2.3 渦輪葉片典型結構20-22
• 2.4 紅外熱波檢測系統(tǒng)設計22-27
• 2.4.1 系統(tǒng)構成22-23
• 2.4.2 紅外熱激勵的選擇23-25
• 2.4.3 紅外熱成像25-27
• 第三章 渦輪葉片冷卻風道堵塞模型27-35
• 3.1 渦輪葉片風道冷卻27-28
• 3.2 典型的風道堵塞及其傳熱分析28-29
• 3.3 冷卻風道中的傳熱模型29-32
• 3.3.1 堵塞區(qū)與冷熱水的對流換熱29-30
• 3.3.2 與肋片的一維非穩(wěn)態(tài)熱傳導30-31
• 3.3.3 通過葉片蒙皮的傳熱31-32
• 3.4 風道堵塞紅外檢測模型32-35
• 第四章 基于風道堵塞模型的紅外熱波檢測參數(shù)優(yōu)化35-46
• 4.1 引言35
• 4.2 梯度下降優(yōu)化算法35-37
• 4.3 檢測參數(shù)優(yōu)化37-44
• 4.3.1 優(yōu)化對流換熱系數(shù)37-40
• 4.3.2 優(yōu)化熱激勵溫差40-41
• 4.3.3 優(yōu)化堵塞區(qū)囤積熱水質量41-44
• 4.4 結論44-46
• 第五章 實驗結果及分析46-62
• 5.1 實驗裝置46-47
• 5.2 渦輪葉片風道堵塞實驗47-60
• 5.2.1 葉片側面出氣口堵塞檢測48-51
• 5.2.2 葉片正面出氣口堵塞檢測51-55
• 5.2.3 葉片頂部出氣口堵塞檢測55-58
• 5.2.4 堵塞的DR檢測和紅外檢測58-60
• 5.3 影響實驗結果分析60-62
• 第六章 全文總結與展望62-64
• 6.1 全文總結62
• 6.2 今后工作展望62-64
• 參考文獻64-67
• 致謝67

【參考文獻】

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1 張淑儀;超聲紅外熱像技術及其在無損評價中的應用[J];應用聲學;2004年05期

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本文編號：858728