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转子涡动对涡轮叶片非接触式应力测量精度的影响研究
  • ISSN号:1671-4628
  • 期刊名称:《北京化工大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:V231.92[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
  • 作者机构:北京化工大学机电工程学院高端机械装备健康监控与自愈化北京市重点实验室,北京100029
  • 相关基金:国家自然科学基金(51275028);国家自然科学基金重点项目(51135001); 北京高等学校青年英才计划(YETP0495)
中文摘要:

利用叶尖计时(BTT)技术进行涡轮叶片健康监测时,为了获得叶片的真实应力状态和保证测量的高精度要求,本文考虑了转子涡动对叶片非接触式应力测量(NSMS)精度的影响。首先推导了考虑转子涡动的叶片振动提取算法;并通过建立叶片振动有限元模型,模拟了转子不平衡作用下叶片-转子系统的动力学性能。通过对比考虑涡动和不考虑涡动两种算法提取的叶片振动,得到:不考虑转子涡动时,叶尖振动位移幅值为10μm,速度幅值为1.5 m/s;考虑涡动时,叶尖振动位移幅值为6μm,速度幅值为1 m/s。结果表明:不考虑转子涡动时,得到的叶尖振动将会偏大,进而使得计算应力大于实际值,不能表达叶片运转过程中的真实应力状态。本文的研究可为提高涡轮叶片NSMS精度提供依据。

英文摘要:

This paper considers the effect of rotor whirl on the accuracy of non-intrusive stress measurements (NSMS) in turbine blade health monitoring,in order to acquire the actual blade stress and ensure the high precision of the measurements. We first deduced the blade vibration algorithm by considering the effect of rotor whirl on the expected arrival time. Then, the dynamic characteristics of a blade-rotor system with rotor imbalance were simulated by establishing a 3D finite element model. Based on the proposed algorithm, the blade vibration was acquired and was compared with that in the absence of whirl, When considering the whirl, the vibration displacement amplitude is 10 μm and the velocity amplitude is 1.5 m/s, while without considering the whirl, the vibration displacement and velocity amplitudes are 6 trm and 1 m/s respectively. The results demonstrate that without considering the effect of rotor whirl, the blade vibration displacement and stress were more than the true value, and thus cannot reflect the dynamic stress state of the blade during rotation. This work provides a significant foundation for improving the accuracy of NSMS.

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期刊信息
  • 《北京化工大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:北京化工大学
  • 主编:刘振宇
  • 地址:北京市北三环东路15号
  • 邮编:100029
  • 邮箱:bhxbzr@126.com
  • 电话:010-64434926
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-4628
  • 国内统一刊号:ISSN:11-4755/TQ
  • 邮发代号:82-657
  • 获奖情况:
  • 1999年教育部优秀科技期刊二等奖,1997年第二届全国科技期刊评比三等奖,1995年全国重点高校自然科学学报二等奖,中国期刊方阵“双效”期刊,首届高校优秀科技期刊,全国石化行业优秀期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:9420