基于机器视觉的热障涂层内部裂纹在线检测方法及传热特性研究

作     者：龙芸 史历程 王慧杰 王玉璋 LONG Yun;SHI Li-cheng;WANG Hui-jie;WANG Yu-zhang

作者机构：上海交通大学机械与动力工程学院动力机械及工程教育部重点实验室上海200240 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 中国船舶集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078 

出 版 物：《热能动力工程》 (Journal of Engineering for Thermal Energy and Power)

年 卷 期：2021年第36卷第9期

页      面：201-208,227页

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家科技重大专项(2017-I-0007-0008) 

主　　题：热障涂层 内部裂纹 温度场 DDF-LBM GEMSS 

摘      要：燃气轮机服役过程中,热障涂层(以下简称涂层)内部裂纹萌生和扩展是导致涂层失效的主要原因。通过数值重构方法获得了含不同长度裂纹的热障涂层(TBCs)微结构,基于耦合双分布格子波尔兹曼方法(DDF-LBM)建立了热障涂层与冷却气膜流动传热模型,研究了热障涂层内部和表面温度分布特性。结果表明:出现裂纹会极大地改变涂层的温度分布情况,增加涂层温度不均匀性,造成局部烧结,进一步产生应力集中,极易导致涂层分层断裂,从而影响其耐久性。同时,基于耦合检测算法(GEMSS)通过大量机器学习训练,提出了热障涂层内裂纹定位和长度估算的在线检测评估方法。该方法能有效确定裂纹位置,高精度估算裂纹长度,为高温叶片在线健康度评估和寿命预测提供理论基础和技术支撑。