转子叶片安装板型面测量研究

叶片是航空发动机的心脏,高温高压气体依靠压气机叶片的增压生成,并通过涡轮叶片使涡轮旋转。压气机叶片数量众多,形状结构复杂,尺寸大小两极化严重,技术要求严格,制造难度大,压气机叶片体积大小不一,尤其是缘板形状不规则,它是样条旋转曲面构成,这样给机械加工和几何尺寸检测带来很大困难。检测的转子叶片体积大、叶身形状极其不规则,尤其是缘板的形状,X方向是由样条曲线旋转而成,其两侧面都是由空间角度面形成,检测的过程中需要建立两个坐标系进行缘板内型面的检测和校对量规的检测。     

发动机叶片喉道面积检测研究

发动机叶片的喉道面积是发动机装配,调试的重要参数,喉道面积的测量是叶片装配的关键,叶片通道是由76个叶片的上下缘板和每两个叶片叶身型面之间构成的空间曲面通道,研究设计的喉道面积测具能准确地检测每个通道窗口间规定截面的通道宽度尺寸和上下缘板的通道高度尺寸计算出叶片的喉道面积。喉道面积的流量与发动机的推力有关,是影响发动机性能的重要因素,叶片喉道面积测具保证叶片通道排气量均匀。     

浅谈精铸涡轮叶片综合检测的设计

研究设计的精铸涡轮叶片综合测具能实现叶片叶身型面各截面理论位置的测量及叶片偏移、扭转后型面的测量,并同时在该测具上能实现缘板及叶冠内表面通道点的检测要求,使叶片实现了一次定位夹紧,多项检测,直接检测出型面与缘板及叶冠内表面的相互关系,提高了叶片检测精度,避免了重复定位给叶片带来的累积误差,降低了工装的设计制造成本,缩短了新产品研制的生产周期,提高了测量效率。为了提高设计的准确性,采用三维UG建模设计,准确采集叶片通道和型面参数,解决了繁琐的空间尺寸计算,提高了设计效率和准确性。它非常适用于精铸叶片加工生产现场,是一种结构简单,操作方便的检测工具。     

叶片观察孔位置度检测的研究

随着发动机性能不断提高,对叶片的精度要求也越来越高,某叶片组件孔位置度检测测具,解决了上缘板孔位置度无法测量的难题,采用1套测具检查上缘板四孔位置度,满足生产需要,主要描述如何满足生产需求所需测具的设计过程。使叶片实现了一次定位夹紧,提高了叶片检测精度,避免了重复定位给叶片带来的累积误差。为了提高设计的准确性,采用三维UG建模设计,准确采集叶片型面参数,解决了繁琐的空间尺寸计算,提高了设计效率和准确性。     

某机单品叶片综合测量研究

根据定位、测量原理,保证叶片生产的质量前提,研究和设计了一种实用式的检测叶片型面的综合测具结构。由于该叶片是单晶组织控制的精密铸造叶片,是无余量的精铸叶片,它的曲率变化大、叶身长,定位的两个截面位置形式不同,在该测具上要检测无余量9个截面叶身型面、8个上下缘板通道点尺寸,而该测具X方向的定位点是由叶片两个截面（S10、S2）的进气边两点定位,Y向有榫头叶背方向的2点和S2截面上的1点共3点定位,其中叶型曲率变化大的截面型面上只有一点定位,这种情况测具的定位机构要注意它的稳定性;压紧机构要考虑叶片与定位面贴合度,并且要操作简单,装、夹方便快捷。这样叶片在测量中能得到稳定数据,满足工艺对叶片测量的需求。     

导向叶片精密定位点立式测具研究

涡轮导向成联叶片精密定位点是由空间的六个点形成,叶片精密定位点检测合格与否直接影响叶片的加工质量,传统的叶片精密定位点检测,测量难度大,研究采用立式定位结构方式检测成联叶片精密定位点尺寸,定位可靠,测量方便。满足了测量精度要求,提高叶片的检测质量,解决了涡轮导向成联叶片的精密定位点测量问题。     

分流叶片位置对平面叶栅流动分离的影响

为更好地控制叶栅流动分离,提出一种在叶栅内部设置分流叶片的流动控制方法.采用数值模拟方法对比在不同攻角下有无分流叶片对叶栅性能及流动损失的影响,结果表明:分流叶片在大攻角条件下,更能提高叶栅的气动性能;选取攻角为11.7°,设计具有不同位置分流叶片的平面叶栅,对比分析发现分流叶片能够提高叶栅的做功能力.分流叶片轴向位置与周向位置存在最优组合,当分流叶片在周向与大叶片吸力面距离为28％弦长时,叶栅气动性能最佳,距离增大或减小均会恶化叶栅性能;轴向位置上,当分流叶片位于大叶片前缘处时,能够抑制尾缘边界层分离,减少流动损失.     

涡轮导向叶片蜡模组焊件的测量

涡轮导向叶片蜡模组件是由三个单联叶片蜡件组焊接而成,涡轮导向叶片蜡模组件形状复杂,蜡件收缩率大,且通道公差也大,易变形,检测定位难度很大,需要检测导向叶片蜡模单件和组件安装板两侧面中心位置尺寸,安装板侧面由双斜面形成空间位置,该测量装置既实现各单件通道尺寸测量,又能满足焊接后的尺寸和焊接后各单联叶片的相互位置要求,边焊接边检查。由于蜡件熔铸成型时,每个蜡件尺寸不同,变形大,因此需要此测具克服位置尺寸公差进行测量,从结构上采用斜块涨紧,并限制蜡件叶片的理论极限位置,确保组焊接件位置,采用UG三维建模,建立三个叶片蜡件空间的焊接的位置,采用螺纹压紧机构,在设计时合理选取倒棱厚度和方向,消除其影响;斜块涨紧高度位置取在叶片中心位置,保证三联叶片准确位置,用可调式斜块限制线性移动,并有限位机构进行测量,解决了多联涡轮导向叶片蜡模组件焊接位置的测量。     

浅谈轴向双定位叶片综合测具的应用

文章介绍了根据定位、测量原理、公差分配原理,研究和设计的一种新型式的双向定位检测无余量叶片的测具结构。该测具采用了双向两点的轴向定位形式,体现了双向轴向点分担定位公差的理念,采用了空间连接的形式,满足了对叶片的5个叶身截面的型面测量（包括叶身扭转的状态）以及叶片上、下缘板的12个通道点测量功能。同时还要保证所有的定位机构、压紧机构满足叶片的扭转功能。这种情况的测具定位机构要注意它的稳定性及布局合理性;压紧机构要考虑操作方便、叶片与定位面贴合度要好。这样叶片在测量中能得到稳定数据,满足工艺对叶片测量的需求。     

一种大转角柔性铰链的设计与分析

针对单自由度转动柔性铰链设计方法不完善和转角不足的问题,基于自由度约束拓扑(FACT)理论,提出了杆、板约束下柔性铰链的设计思路,并以此为基础设计了一种大转角柔性铰链。基于约束空间、交点和交距的概念,依据约束所在位置的不同,对杆约束条件下的单自由度转动柔性铰链进行了分类,并提出了杆约束的添加思路,此思路可应用于杆约束条件下柔性铰链的设计;基于板约束和杆约束的相互关系,考虑板约束位置和变形形式对柔性铰链的不同影响,对板约束条件下的单自由度转动柔性铰链进行了分类,给出了板约束的添加思路,并且应用于弯曲相交柔性铰链和扭转不相交柔性铰链的设计。通过对这2种铰链的串联组合,得到了一种大转角单自由度转动柔性铰链。有限元仿真分析结果表明,当安全系数为12时,该柔性铰链的转角可达到±20°,径向平移刚度为43.20N/m。该柔性铰链具有较大的转角和平移刚度,经过对比分析,可知其转角优于现有柔性铰链。     

垂直轴风力机尾缘开裂襟翼气动性能及其偏转角调节规律

为提高垂直轴风力机的气动性能,提出在小型3叶片垂直轴风力机叶片尾缘加装开裂襟翼的设计方案。首先,根据CFD数值模拟和正交设计得到偏转角对风力机气动性能影响最大;然后,进一步分析了叶尖速比分别为1.5和2.5时襟翼偏转角对风力机气动性能的影响和增升机理;最后,提出了襟翼偏转角调节规律。研究结果表明:襟翼的较优参数组合为长度l=20%c、偏转角β=10°和布置位置t=90%c。当叶尖速比TSR分别为1.5和2.5时,较小的襟翼偏转角(0°β10°)能提升叶片平均切向力系数CTavg,其中,襟翼偏转角β=10°时,风力机的风能利用率CP分别提升了7.7%和4.6%;与原型风力机相比,应用襟翼偏转角调节规律后,风能利用率CP分别提升12.4%和10.4%。     

某机陶瓷型芯测具设计研究

根据定位、测量原理,研究和设计了一种新型式的检测叶片型芯的测具结构。由于该叶片型芯的曲率变化大、叶身长,定位的截面位置形式不同,叶片型芯的材质很脆、很滑。在该测具上要检测叶片陶瓷型芯的10个截面型面、榫头内型芯型面,而该测具X方向的定位点是由两叶片型芯截面的进气边两点定位,型面上有3点,其中叶型曲率变化大的截面型面上只有一点,这种情况测具的定位机构要注意它的稳定性;压紧机构要考虑操作方便、叶片与定位面贴合度要好。这样叶片型芯在测量中能得到稳定数据,满足工艺对叶片测量的需求。     

考虑正压力分配的B-B型涡轮叶片缘板阻尼器系统减振特性研究

为提升涡轮叶片缘板阻尼器设计水平,对比B-G（blade to ground）型阻尼器和切向无约束B-B（blade to blade）型阻尼器结构,提出了一种基于刚度设计的B-B型缘板阻尼器结构。在动力学建模中重点分析了相邻叶片缘板和阻尼器之间总的正压力随阻尼器与左、右叶片缘板间相对运动在左、右缘板间的分配,给出了基于阻尼器运动的正压力分配方法;通过数值仿真分析了正压力分配对系统振动响应的影响,并重点讨论了阻尼器刚度、外激励相位差、正压力以及外激励幅值对系统减振特性的影响。仿真结果表明,在左、右叶片缘板与阻尼器完全粘滞和左、右叶片相对阻尼器对称同步振动的工况下可以将正压力按照平均分配处理;相比于切向无约束的B-B型阻尼器和刚性的B-G型阻尼器,所提出的基于刚度设计的缘板阻尼结构具有更优的减振性能。因此,研究结果提升了涡轮叶片缘板阻尼器接触正压力计算的准确性,拓展了阻尼器设计思路,可为同类阻尼器设计提供理论和工程参考。     

某叶片盆向缘板测具的改进设计研究

本文主要介绍了新型的某叶片(成联)盆向缘板尺寸测具设计特点,通过与传统测具的对比,详细的分析了在新型叶片盆向缘板尺寸测具中,高效的六点定位结构的使用方式,简明夹紧机构的应用方法以及有效测量系统的选择应用。通过对以上改进方法的阐述,论证了新的量具不仅具有量具的测量功能,而且具有夹具的功能;同时为测具的设计提供了一种新的设计思路。该测具的使用可以简化加工工艺流程,提高产品的测量精度,降低工人的劳动强度,提高产品加工工作效率。     

高比转速离心泵叶轮的设计与绘型

论述了在高比转速离心式水泵叶轮的设计过程中，利用保角变换法，在保证叶进出口安放角不变的情况下，将流面展开为平面。并在此平面流面上设计绘制出流线，以确定中间流道部分叶片空间变化情况，并论述了进行扭曲叶片绘型设计所需要注意和解决的一些较重要问题。     

浅谈叶片缘板检测的工装设计

涡轮导向叶片是多个叶片成联精密铸造而成，这就给叶片检测提出了更高的要求，也给工装量具设计带来了一定困难，而且该导向叶片结构设计复杂，上、下缘板全部是空间曲面形成，测量空间窄小，侧面为双斜面，必须采用专用工装量具测量。通过了解用户使用要求，熟悉设计图，轴向需要一点定位，同时在一台测具内实现安装板尺寸检查，了解其它机种的检测方法，测量成联叶片安装板是生产的瓶颈问题，因此，解决成联叶片安装板弦长测量是摆在我们工装设计的重中之重的难题。     

带肋板尾缘开缝叶片内的流动传热性能研究

针对燃气透平带肋板的尾缘开缝叶片,采用RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)方程求解结合SST γ-Re_θ转换模型数值方法,研究了3种来流湍流度、3种来流雷诺数和3种冷气质量流量比条件下叶片和尾缘开缝区域的流动传热性能,并与无肋板开缝叶片进行了对比,利用实验数据考核了数值方法的有效性。计算结果表明:随着来流湍流度的增大,带肋板的尾缘开缝叶片表面传热系数逐渐增大,开缝壁面的传热系数基本不变,能量损失系数和总压损失系数随之增加;在相同来流湍流度时,增加来流雷诺数可降低损失;增大冷气质量流量比对叶片表面的传热系数影响很小,但可显著提升开缝壁面的传热系数;与无肋板的开缝叶片相比,带肋板的尾缘开缝叶片表面的传热系数和压力系数更低,开缝壁面换热系数更高;当Re为2.0×10~6时,带肋板的开缝壁面平均换热系数比无肋板时的高14.46%,来流雷诺数分别为0.5×10~6、1.0×10~6、2.0×10~6时,相比无肋板开缝叶片,带肋板尾缘开缝叶片的能量损失系数分别增加了3.75%、5.91%、6.75%,总压损失系数分别降低了3.4%、3.37%、2.06%。     

预旋对燃气涡轮排气蜗壳气动性能影响的数值研究

采用数值求解三维RANS和Realizable k-ε湍流模型的方法对排气蜗壳进行计算,探究燃气涡轮末级叶片造成的进气预旋对排气蜗壳气动性能的影响。数值模拟的排气蜗壳静压恢复系数与实验数据吻合良好。文中研究模型的导叶轴向位置固定,通过改变导叶的偏转角获得排气蜗壳测量段不同的进气预旋,进而研究了7种进气预旋和6种进气流量下,支撑板与导叶在两种不同轴向间距下的排气蜗壳气动性能和流场特性。研究结果表明:在进气预旋为0.354 9时,排气涡壳的静压恢复系数达到最大值,这是进出口动压差和总压损失随进气预旋变化的综合结果;超过该进气预旋后,静压恢复系数迅速下降,这是由于此时在支撑板附近产生严重流动分离,总压损失急剧增加所导致;增加支撑板与导叶之间的轴向间距,在预旋小于0.354 9的工况下能够提高排气蜗壳的静压恢复系数,在预旋大于0.233 8的工况下能够减弱尾缘附近涡系结构,从而减小排气蜗壳的总压损失系数,但也会由于支撑板尾缘到出口距离缩短导致流动发展不充分,从而减弱排气蜗壳出口截面的流场均匀性;支撑板与导叶在两种轴向间距下,总压损失系数均随进气流量的增加呈现降低的趋势。研究工作可为燃气涡轮排气蜗壳设计提供参考。     

微型燃气轮机向心透平导向器的流场分析与设计研究

对微型燃气轮机向心透平导向器叶片型线的设计原则进行了探讨,设计出了5种尾缘厚度的导向器叶片,并分别对其通道流场进行了全三维黏性数值模拟.研究结果表明:以该型线设计原则设计出的高亚音速向心透平导向器叶片具有较高的流动效率,并且可以有效减小向心透平的径向尺寸;尾缘相对厚度对导向器叶片流动特性及效率影响较大,尾缘相对厚度每增加1%.叶轮进口气流角将减小约0.03°,速度系数将降低约0.1%.考虑到目前高温合金精密铸造的工艺水平,导向器叶片尾缘厚度取0.6~1.0 mm、尾缘相对厚度小于15%可以获得较高的气动性能.     

离心叶片进出口几何形状对气动性能影响研究

为研究叶片进出口几何形状对离心叶轮内部流场及气动性能影响,以某离心叶轮为研究对象,对叶片进出口前、尾缘分别进行不同尺寸修圆处理,采用SST k-ω湍流模型与High Resolution数值方法进行周期性单流道数值模拟,研究了叶片不同尺寸进出口前、尾缘修圆产生的几何形状对离心叶轮内部流场分布和气动性能的影响。研究结果表明：叶片进口前缘平凸形修圆能够增加离心叶轮总压比和多变效率,减少气流在进口前缘局部流动分离损失;平凸形修圆尺寸越小,多变效率和总压比增加越明显,在设计工况点二者最大增加约1%;叶片尾缘压力面修圆能够增加离心叶轮的多变效率,但降低了离心叶轮的总压比,而尾缘吸力面修圆能达到同时增加离心叶轮多变效率和总压比的目的,使得设计工况下多变效率最大增加约1%,总压比最大增加约5%,且减少了气体流出叶轮时的尾迹损失。对叶片前缘小尺寸平凸形修圆和尾缘吸力面的大尺寸修圆,不仅能减少叶片进出口局部流动损失,而且能使设计工况点多变效率增加约1.5%,总压比增加约7%,从而提高离心叶轮的做功能力,为离心叶片设计优化和高效加工制造提供了参考。