航空发动机篦齿盘表面裂纹的视觉检测

基于内窥镜的视觉检测技术在现代航空发动机故障诊断中发挥着重要的作用。针对航空发动机篦齿盘均压孔上产生的表面裂纹,采用基于工业视频内窥镜的孔探技术对其进行自动视觉检测。在对均压孔裂纹形成原因和裂纹形态进行分析的基础上,提出一种基于定位-识别模型的盘孔表面裂纹检测方法。该方法采用一种新的模糊快速Hough算法检测均压孔的圆形边界,对盘孔进行定位;然后根据裂纹分布情况确定感兴趣区域,并对该区域内的图像进行二值化和细化;最后采用链码分析实现裂纹识别。在实验中,对比了模糊快速Hough变换、标准Hough变换和随机Hough变换检测盘孔边界的效果,结果表明模糊快速Hough变换可以快速准确地识别出圆形边界,并对盘孔进行定位。采用上述方法对80幅均压孔图像进行裂纹检测试验,结果表明检测的准确率可达91.2%。

某型航空发动机篦齿盘裂纹的原位涡流检测

针对某型航空发动机篦齿盘上产生的裂纹缺陷,在不拆分发动机的前提下,提出采用涡流检测的方法对篦齿盘进行原位无损检测.设计完成了一套可用于篦齿盘裂纹原位检测的涡流无损检测系统.采用正交型锁相放大器对涡流检测信号进行处理,提高了信号检测精度同时达到了抑制干扰的作用.在标准检测试件和模拟试件上分别进行了试验,试验结果表明,该涡流检测系统可以实现航空发动机篦齿盘裂纹缺陷的原位检测,并且可以定性判断裂纹的深度.

基于模糊快速Hough变换的盘孔边界识别方法

为了快速准确地识别出某型航空发动机篦齿盘均压孔的边界,提出一种新的模糊快速Hough变换.利用局部梯度信息将检测圆所需的3D Hough变换转化为一个2D Hough变换检测圆心位置和一个1D Hough变换检测圆的半径.在检测圆心位置时,对2D参量空间进行多分辨率分级,通过迭代计算由粗到精逐步细化参量空间.采用模糊投票的方法来处理边缘像素位置和梯度方向的不确定性.通过实验对比了模糊快速Hough变换与标准Hough变换、随机Hough变换进行盘孔边界识别的效果,结果表明模糊快速Hough变换可以快速准确地识别出盘孔的边界,性能优于另外两种算法.

航空发动机篦齿盘的原位无损检测

针对某型航空发动机篦齿盘上产生的裂纹缺陷,在不拆分发动机的前提下,提出采用内窥涡流集成化的方法对篦齿盘进行原位无损检测;设计了一种新型篦齿盘裂纹缺陷检测专用涡流传感器,将其与内窥探头集成在一起,研制了一种可用于航空发动机篦齿盘原位检测的内窥涡流集成化检测探头;采用内窥涡流集成化检测技术在修理厂对含有裂纹缺陷的篦齿盘进行了对比检测实验和原位探伤实验,实验结果表明:内窥涡流集成化检测技术实现了航空发动机篦齿盘裂纹缺陷的原位无损检测,具有很高的检测准确率。

基于封严间隙的涡轮盘篦齿综合优化设计

为了降低涡轮盘级间封严发生碰摩的风险,同时保证封严效率不降低和涡轮盘质量不增大,对涡轮盘结构进行优化设计。利用有限元法对稳态下涡轮篦齿径向间隙进行确定性分析,结果表明:3道篦齿的间隙不同;以灵敏度分析的方式确定影响篦齿间隙与涡轮盘质量的关键尺寸,并将其作为优化的设计变量;综合考虑载荷、材料性能、尺寸参数的不确定性和转子不平衡振动进行间隙概率分析,发现第3道篦齿有碰摩的风险;建立以减小前2道篦齿间隙、增大第3道篦齿间隙和不增加涡轮盘质量为约束条件的综合优化模型,并用NSGA-Ⅱ算法进行计算。优化结果表明:篦齿发生碰摩的风险降低了99.07%,涡轮盘质量减小了0.73%,在不同压比下流量系数减小了5.39%~6.01%,证明该综合优化方法可行。

航空发动机空气系统验算标定

利用流量特性试验得到的相关流路元件的流阻计算模型,和旋转状态下阶梯齿风阻温升计算方法,通过调节封严篦齿间隙等参数,对航空发动机空气系统的压力、温度进行验算标定,并根据验算结果分析发现后续试验中存在和需要注意的问题。验算标定结果表明:通过对发动机试验工况的验算标定,可发现试验中存在的问题,较准确地模拟出后续试验中的问题和试验风险,确保发动机的工作安全,并为空气系统的进一步改进和优化提供依据。

迷宫式调节阀节流碟片的流道优化研究

迷宫式调节阀的节流特性依赖于节流碟片流道结构,合理设计节流碟片可以有效改善调节阀性能。提出一种适用于节流碟片流道优化的设计流程,基于流体动力学理论与数值仿真方法,结合NSGA-Ⅱ多目标优化算法,实现节流碟片流道的三维结构优化设计。以节流碟片流道中流体最高速度和流量为优化目标,流道的几何尺寸作为输入量,将计算流体力学与NSGA-Ⅱ算法联合,获得了优化后流道三维结构集合。优化设计的节流碟片结构可以有效降低流体的最大流速并提高流量,改善流道的流动特性,为相关流体传动元件的设计提供参考。

多级轴流式迷宫调压器设计及基于数值模拟的结构改进

调压器作为城镇燃气系统中的核心部件,对于天然气的运输与运用起着至关重要的作用。针对目前调压器在高压差、大流量情况下不能很好使用的现状,设计出一款轴流式迷宫活塞燃气调压器。通过多级降压的形式实现在高压差、大流量情况下自力式调节降压工作。首先运用三维建模软件Pro/E对所设计的调压器进行三维模型的建立;其次对模型进行简化处理后导入有限元分析软件ANSYS CFX里进行流场仿真分析,验证调压器符合设计要求;最后基于数值模拟的结果分析调压器在结构上存在的不足,并对其进行了结构改进,结果表明改进后的调压器有较好的应用意义。

水滴迷宫式调节阀空化特性计算与结构改进

针对超(超)临界机组中水滴迷宫式调节阀在高温高压工况下引起的严重气蚀问题,基于计算流体力学理论和空化机理,选用标准k-ε湍流模型、Mixture模型和Schnerr-Sauer空化模型,比较了改进前后调节阀在典型开度下的压力、速度、气相体积分数等结构性能。计算结果表明:原始碟片结构压降大,最大可至19.95 MPa,流速高,最高可达237 m/s,从而导致了严重的空化现象,气相体积分数甚至高达1;增加围堰后,碟片流道内最大压降降低了52.5%,最大速度减小了38.8%,最大气相体积分数降低至0.18;证明增加围堰可有效控制阀内压降和流速,减小气蚀破坏程度。此外,适当增加围堰高度有利于抑制空化发生,但高度过大会使空化区域向围堰处转移,同时形成不稳定流场影响阀门启闭特性。

锅炉给水泵最小流量调节阀结构设计与仿真

为了研究某新型给水泵最小流量调节阀的流场特性,利用CFD仿真技术对最小流量阀进行流场分析。对最小流量阀的迷宫碟片进行优化设计和试验,并对最小流量阀整体模型进行流通性能验证。分析结果表明,迷宫流道能够很好地实现降压和控速要求,阀门整体流通性能良好,满足工况需求。

某涡扇发动机篦齿盘均压孔损伤容限分析方法

大修记录表明,某小涵道比涡扇发动机第9级篦齿盘发生多起均压孔疲劳裂纹萌生。为了估计该篦齿盘均压孔边失效风险,发展了一种基于有限元计算裂纹扩展的损伤容限评估方法。首先,研究了孔边初始缺陷的Monte Carlo模拟方法,得到孔边含制造缺陷的深度分布数据;其次,利用AC 33.70-2推荐的电涡流检测法给出的缺陷检测概率曲线,讨论了缺陷检出模拟方法。在此基础上,针对AC 33.70-2给出的钛合金压气机偏心孔案例,采用Abaqus/Franc3D对偏心孔角裂纹和表面裂纹扩展进行了数值模拟,并结合初始缺陷的Monte Carlo模拟结果和缺陷检出模拟,评估了压气机轮盘偏心孔风险,验证了方法的准确性。最后,针对某涡扇发动机篦齿盘均压孔进行了裂纹扩展模拟、损伤容限及风险评估。

涡轮盘篦齿裂纹扩展的有限元数值模拟

为了详细考察篦齿裂纹的扩展规律,对篦齿裂纹从齿尖一直扩展到即将完全穿透篦齿环的过程进行了数值模拟.含篦齿裂纹的涡轮盘有限元模型采用子模型法建立,使用M积分计算裂纹前沿的应力强度因子;在确定篦齿裂纹前沿每一节点处的局部扩展方向及距离后,通过样条曲线拟合出新裂纹前沿,并依靠自适应网格划分实现裂纹区有限元网格的更新.数值模拟结果表明,篦齿根部过渡圆角顶部可以视为裂纹缓慢扩展阶段与快速扩展阶段的分界点,在此之前篦齿裂纹以穿透型裂纹的形态以较低的速度进行扩展,在此之后篦齿裂纹开始向表面裂纹进行转化,并且平均扩展速度大大增加,分界点前的裂纹扩展寿命是之后的数倍.此外,由数值模拟结果还可以发现,增大篦齿根部过渡圆角半径以及减小相邻篦齿的间距,均有助于延缓篦齿裂纹的扩展.

一种新型水滴迷宫式调节阀流场特性研究

针对超(超)临界工况下调节阀压降大、流速高的特点,以传统迷宫碟片式调节阀为基础,提出一种新型水滴迷宫式碟片调节阀。利用Fluent软件进行数值模拟,研究阀门在不同开度下的流通性能及不同水滴级数对阀门降压控速能力的影响。研究表明,新结构碟片流通性能良好,可以满足阀门工作条件要求,增加水滴级数会降低阀门流通性能;随着水滴级数的增加,各级水滴间的压降和阀内流速均呈现减小的趋势,五级水滴介质平均压降为5.08MPa,比二级水滴降低了6.26 MPa;最大速度为108m/s,降低了40%;碟片流道出口处存在气蚀现象,水滴级数的增加可减小气蚀区域。

一种新型迷宫式调节阀流场特性分析

迷宫式调节阀是超(超)临界机组直流锅炉给水旁路系统中重要部件,迷宫流道的类型和结构参数是设计迷宫式调节阀的关键,直接影响阀门内流场的分布。本文基于传统分流式和对冲式流道的流动特点,提出了一种新型碟片结构,通过CFX软件数值模拟,研究新型碟片结构在不同结构参数下阀门内流场的分布特性。结果表明:新型碟片结构具有较好的流量特性和流阻特性,流通能力优良,能够满足阀门的工作要求;碟片结构参数中,随流道深度增加,出口平均压力降低,流量和出口平均速度均呈增加趋势;随流道倒角增大,流量和出口平均速度增加,出口平均压力减小,并会使部分区域出现空化现象;随对冲流道宽度和进口宽度、出口宽度增大,流量增大,出口平均压力和速度呈下降趋势;流道深度及流道倒角对流场影响较大,对冲流道宽度和进口宽度、出口宽度的变化对阀门流场的影响程度有限。

调节阀碟片小孔复合式节流套设计

分析了调节阀在复杂工况下调节性能差的原因,阐述了碟片小孔复合式节流套的设计思路和方案,给出了百万超超临界机组再热器喷水调节阀碟片小孔复合式节流套的设计过程和计算方法。

超超临界最小流量调节阀的设计及数值分析

为快速适应国内火电机组向大容量发展的趋势,文中对一台超超临界最小流量调节阀进行国产化设计,并对其内部结构进行优化。为进一步保证阀门芯包内流特性设计的合理性,文中利用CFD数值计算方法对其内部整体流场进行分析,首先对调节阀在全开状态下的流场进行计算,接着对其在不同开度下的流量特性进行分析。最后通过试验的方法对阀门的流量特性进行验证。结果表明:采用两种不同型式迷宫盘叠加布置的最小流量调节阀能够产生较好的节流降压效果,在不同开度下均能保证较好的流量特性。

给水泵最小流量阀盘片结构防空化性能对比

本文采用Fluent数值模拟的方式,模拟迷宫槽式最小流量阀在出口端接近饱和蒸汽压力的真实工况,得到水在不同迷宫槽结构下的空化分布。通过对比相变范围及相变量,最终发现对冲渐扩式由内向外迷宫槽结构在阀出口端接近饱和蒸汽压力这种工况下相变量最少,因此判定该结构在此种工况下防空化效果最好。

竖炉圆盘出灰机传动轴密封方式的改进

对竖炉圆盘出灰机传动轴与炉壳密封处经常出现冒灰问题进行了分析,提出了改进措施.采用自行设计制作的迷宫式密封系统后,取得较好的经济效益.

压气机级间篦齿封严特性的数值研究

对压气机级间篦齿封严进行数值模拟,对比分析了考虑旋转盘腔和未考虑旋转盘腔时转速、压比、入口旋流对篦齿封严特性的影响。级间旋转盘腔改变了篦齿进出口条件,对封严特性具有显著的影响。相比于未考虑旋转盘腔的篦齿,考虑旋转盘腔的篦齿具有较高的封严效率,同时也具有较高的出口旋转比。随着转速提高,流量系数减小,出口旋转比增大。随着压比增加,流量系数增大,出口旋转比减小,并趋于平缓。随着进口旋转比增加,流量系数减小,出口旋转比增大。

某型涡扇发动机粉末冶金篦齿盘均压孔裂纹分析

以某型涡扇发动机篦齿盘均压孔裂纹真实件为研究测试对象,从盘件受力特性、故障件裂纹萌生区域微观表面加工流线、夹杂物等方面分析了裂纹萌生的原因,并提出了维修和制造中可以减少裂纹发生的技术措施,以资后续改进。