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基于单传感器的旋转叶片振动测量与参数辨识方法

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中国科学：技术科学 2023年第8期53卷 1323-1336页

作者：边子方胡海峰杨拥民沈国际官凤娇潘明昊国防科技大学智能科学学院长沙410073 国防科技大学装备综合保障技术重点实验室长沙410073

叶尖定时技术作为一种非接触式叶片振动测量方法,是叶片状态监测的有效手段.针对叶尖定时采样数据存在的高度欠采样特点,目前已提出多种叶片振动测量与参数辨识方法.然而,现有方法大多需要在机匣上安装多支传感器,并对传感器的位置分布... 详细信息

叶尖定时技术作为一种非接触式叶片振动测量方法,是叶片状态监测的有效手段.针对叶尖定时采样数据存在的高度欠采样特点,目前已提出多种叶片振动测量与参数辨识方法.然而,现有方法大多需要在机匣上安装多支传感器,并对传感器的位置分布具有较为严格的要求,在工程实践中可能难以实现.针对这一不足,本文提出一种基于单传感器的旋转叶片振动测量与参数辨识方法.根据叶尖振动与传感器输出脉冲信号的关系,分析了利用单传感器的叶片振动测量和叶片振动参数辨识原理,使用仿真模型对该方法进行了验证,并分析了不同噪声水平对叶片振动参数辨识结果的影响;进一步利用旋转叶片试验台开展试验研究,通过与叶片动应变测试结果对比,验证了方法的有效性.

关键词：单传感器叶尖定时叶片振动叶尖速度

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基于键相插值法的叶片振动测量研究

振动．测试与诊断 2017年第2期37卷 361-365页

作者：王维民任三群陈立芳邵化金北京化工大学高端机械装备健康监控与治愈化北京市重点实验室北京100029

研究了转速波动对叶尖定时测量精度的影响及解决方法,以非接触式叶尖定时测振法为基础,引入键相插值法解决如升(降)速、转速波动等情况下的单键相涡轮机叶片振动测量误差较大的问题,同时对恒速运转下也可自适应测量。首先通过建立仿真... 详细信息

研究了转速波动对叶尖定时测量精度的影响及解决方法,以非接触式叶尖定时测振法为基础,引入键相插值法解决如升(降)速、转速波动等情况下的单键相涡轮机叶片振动测量误差较大的问题,同时对恒速运转下也可自适应测量。首先通过建立仿真模型比较在不同波动频率下键相插值法与单键相法的结果,结果表明在波动周期较大或波动的转速幅值较大等情况下,使用键相插值法计算的结果,其精确度明显提高。最后分别通过模拟叶轮实验台和真实叶轮实验台进行了实验验证。结果表明,笔者所提出的键相插值法可以有效地提高转速波动过程中的叶片振动位移测量,对解决工程实际问题具有较大的参考价值。

关键词：叶尖定时叶片振动转速波动单键相键相插值

低雷诺数下低压涡轮叶片振动对分离及转捩的影响机制

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航空动力学报 2024年第9期39卷 207-215页

作者：张英强张燕峰朱淼怡董旭王名扬卢新根华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 中国科学院工程热物理研究所轻型动力重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

低压涡轮叶片振动显著影响边界层演化过程和流动状态,进而影响气动性能。为了探究低压涡轮叶片振动对分离转捩的影响机制,利用数值模拟手段对比分析了低雷诺数(Re=25000)下低压涡轮叶片不同频率的振动对吸力面边界层分离及转捩和流动损... 详细信息

低压涡轮叶片振动显著影响边界层演化过程和流动状态,进而影响气动性能。为了探究低压涡轮叶片振动对分离转捩的影响机制,利用数值模拟手段对比分析了低雷诺数(Re=25000)下低压涡轮叶片不同频率的振动对吸力面边界层分离及转捩和流动损失的影响。研究表明:叶片因振动与流体产生的相对运动使分离流与主流提前相遇从而引发转捩提前,限制分离泡的发展,缩减分离泡的尺寸,削弱分离泡内部回流掺混。叶片振动使边界层厚度有所减小,削弱了尾缘附近的流动阻塞与尾迹掺混,大幅度降低了分离及转捩过程中的湍流脉动水平,上述变化使总压损失得到了大幅度降低,最高可以降低23.02%,气动性能得到大大改善。

关键词：叶片振动低压涡轮叶片分离转捩气动损失

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在尾流激振情况下叶片振动应力预估技术

航空动力学报 2007年第4期22卷 608-613页

作者：王梅江和甫吕文林西北工业大学动力与能源学院中国燃气涡轮研究院成都610500 中国燃气涡轮研究院

研究了前排静子叶片的尾流对后排转子叶片振动的影响.采用参数多项式方法和振荡流体力学理论,求解静子叶片后的尾流场及尾流场作用下转子叶片通道内的非定常流场.把非定常气动分析给出的压力场,转化为结构动力分析中的载荷压力场形式.... 详细信息

研究了前排静子叶片的尾流对后排转子叶片振动的影响.采用参数多项式方法和振荡流体力学理论,求解静子叶片后的尾流场及尾流场作用下转子叶片通道内的非定常流场.把非定常气动分析给出的压力场,转化为结构动力分析中的载荷压力场形式.根据试验结果得出响应分析中的阻尼,先求解出各阶谐波作用下转子叶片的响应结果,再把各阶响应结果进行叠加,得到总响应.从流场求解到响应求解,为工程应用初步建立起了一个尾流激振情况下叶片振动应力预估的半经验方法.

关键词：航空航天推进系统尾迹非定常流场振荡流体力学理论参数多项式方法傅立叶分解阻尼响应叶片振动

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叶顶吸气效应抑制叶片振动的研究

振动与冲击 2010年第6期29卷 121-124页

作者：丁磊何立东李金波北京化工大学诊断与自愈工程研究中心北京100029

吸气可以改变叶片周围的气流特性,多用来控制叶片吸力面流动分离。将吸气应用于叶片减振,通过模型实验研究了吸气对叶片振动的影响,改变吸气位置和吸缝长度,测量了不同条件下的叶片振幅并作比较。数值模拟计算了不同位置、不同速度吸气... 详细信息

吸气可以改变叶片周围的气流特性,多用来控制叶片吸力面流动分离。将吸气应用于叶片减振,通过模型实验研究了吸气对叶片振动的影响,改变吸气位置和吸缝长度,测量了不同条件下的叶片振幅并作比较。数值模拟计算了不同位置、不同速度吸气对叶片周围流场的影响,重点分析了叶顶间隙气流速度的变化。数值计算在一定程度上解释了实验结论,二者所得的规律统一。最终结果表明:叶片正上方或上方偏来流侧吸气有明显减振效果,模型实验条件下,振幅最大降低了27%。

关键词：吸气叶片振动减振模型实验数值模拟叶顶间隙气流速度

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带阻尼结构长叶片振动响应的研究

西安交通大学学报 1996年第12期30卷 53-59页

作者：季葆华王乐天李辛毅孟庆集西安交通大学

研究了大型汽轮机长叶片的阻尼结构（凸肩或围带）对叶片振动的减振原理及效果．首先引入干摩擦非线性连接元，并进而推导出摩擦力附加刚度及附加阻尼矩阵，建立了有限元动力方程．其次用摩擦阻尼情况下的振型叠加法编制了有限元程序，... 详细信息

研究了大型汽轮机长叶片的阻尼结构（凸肩或围带）对叶片振动的减振原理及效果．首先引入干摩擦非线性连接元，并进而推导出摩擦力附加刚度及附加阻尼矩阵，建立了有限元动力方程．其次用摩擦阻尼情况下的振型叠加法编制了有限元程序，研究叶片阻尼凸肩（围带）间的正压力与叶片响应的定量关系，找出了规律，在此基础上用８５１叶片作为算例。

关键词：叶片振动摩擦非线性响应汽轮机

进气畸变与旋转失速诱导叶片振动的相关性分析

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航空动力学报 2011年第11期26卷 2623-2629页

作者：杜建建李舜酩方立成南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为了定量地分析进气畸变与旋转失速两种气动载荷之间以及两者单独激励下叶片位移响应之间的相关程度,基于双级低速轴流压气机试验器上进行的进气畸变试验与旋转失速试验所得的流场数据,对叶片在两者单独激励下的振动特性进行仿真计算,... 详细信息

为了定量地分析进气畸变与旋转失速两种气动载荷之间以及两者单独激励下叶片位移响应之间的相关程度,基于双级低速轴流压气机试验器上进行的进气畸变试验与旋转失速试验所得的流场数据,对叶片在两者单独激励下的振动特性进行仿真计算,并从统计学的角度对变量之间的相关性进行分析.结果表明:两种流场压力数据之间相关性极高,说明两者共享的特征较多;节点位移响应之间的相关程度低于两种压力载荷之间的相关程度;同一叶型截面上节点位移响应之间的相关系数曲线大致成不对称的V字型;沿叶身截面从叶根至叶尖节点位移响应之间的相关系数逐渐降低,主要与边界条件有关.

关键词：相关分析叶片振动进气畸变旋转失速数值仿真

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通风机叶片振动安全性分析

核动力工程 2006年第5期27卷 84-86页

作者：陈杰沈荣瀛华宏星罗建平上海交通大学核电技术与装备工程研究中心 200030 上海交通大学振动冲击噪声实验室 200030 上海交通大学上风高科工程技术中心 200030

针对传统的叶片振动安全性调频分析方法的4种局限性,提出了一种叶片振动安全性动应力分析法。该方法可在实际动载荷未知的情况下,进行叶片动应力及叶片振动安全性分析。本文介绍了叶片振动安全性动应力分析法的特点,并通过实例说明了该... 详细信息

针对传统的叶片振动安全性调频分析方法的4种局限性,提出了一种叶片振动安全性动应力分析法。该方法可在实际动载荷未知的情况下,进行叶片动应力及叶片振动安全性分析。本文介绍了叶片振动安全性动应力分析法的特点,并通过实例说明了该方法的可行性。

关键词：通风机叶片振动安全分析动应力

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带冠和冷却小孔涡轮叶片振动特性分析

航空动力学报 1997年第3期12卷 235-238页

作者：欧阳德孔瑞莲宋兆泓于盛中肖波北京航空航天大学贵州航空发动机研究所

某发动机第一级涡轮叶片是带有矩形冠和９小孔冷却涡轮叶片，为分析该级叶片振动特性，建立了有限元模型，分析了小孔、均匀温度场和非均匀温度场下、叶冠边界条件等对振动特性的影响。同时，依据共振疲劳损伤寿命理论确定叶冠的最佳间... 详细信息

某发动机第一级涡轮叶片是带有矩形冠和９小孔冷却涡轮叶片，为分析该级叶片振动特性，建立了有限元模型，分析了小孔、均匀温度场和非均匀温度场下、叶冠边界条件等对振动特性的影响。同时，依据共振疲劳损伤寿命理论确定叶冠的最佳间隙值，来增加使用寿命。计算结果表明：在无真实的温度场时，考虑工作时的平均温度是有效的工程处理方法；小孔对叶片振动特性的影响是较微弱的。

关键词：叶片振动有限元航空发动机叶冠冷却孔