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采用PSP技术研究非定常尾流与自由来流湍流对涡轮叶片斜置扇形孔气膜冷却的联合作用
摘要： 采用压力敏感涂料（PSP）技术，获得了非定常尾迹和来流湍流强度共同作用下燃气轮机叶片的详细气膜冷却效率分布。试验在基于叶栅出口弦长的雷诺数3.85×10^5线性叶栅上进行，通过辐条式尾迹发生器模拟上游非定常尾迹。测试叶片在前缘布置三排复合角圆柱形气膜孔，压力面设置五排后掠扇形孔，吸力面布置三排后掠扇形孔。尾迹斯特劳哈尔数变化范围为0-0.36，选取三个质量流量比工况，来流湍流强度分别为2.7%和26.9%。结果表明：在高湍流强度与非定常尾迹条件下，质量流量比对气膜冷却效率的影响减弱；叶片表面大部分区域的气膜冷却效率随尾迹斯特劳哈尔数增大而降低，叠加在非定常尾迹上的来流湍流会进一步降低气膜冷却效率；高来流湍流条件下非定常尾迹的影响减弱。
关键词： 湍流强度、气膜冷却效率、压力敏感涂料、尾迹、质量流量比、涡轮叶片、斯特劳哈尔数、后倾扇形孔
更新于2025-09-23 15:23:52
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采用光电与热成像方法评估燃气轮机转子叶片状态
摘要： 航空涡轮喷气发动机运行过程中，燃气轮机及其叶片可能受损。叶片微观结构的退化过程最明显地体现在其表面颜色的变化上，这通过光电方法进行评估。本文提出了用于评估燃气轮机叶片合金退化程度的无损检测方法概念，其中所提出的光电方法是初步判定表面颜色变化的基础手段，为此采用能记录测试对象在不同电磁波范围（红外辐射、可见光范围）的适当视频内窥镜或视频分析仪。这些诊断的初步结果可推导出对叶片的进一步研究。为精确探究合金微观结构状态，采用了非接触式热成像方法（氙灯闪脉冲热成像）。通过金相检验验证了采用无损方法研究微观结构退化的结果，为此制备了相应金相试样以识别γ'相（即强化叶片合金的相）的退化情况。本研究结果实现对服役叶片微观结构退化程度的深入评估。
关键词： 脉冲热成像，涡轮叶片，数字图像，微观结构退化
更新于2025-09-23 15:22:29
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多次激光冲击对涡轮叶片薄前缘的影响
摘要： 激光冲击强化是一种用于提高关键部件疲劳寿命的机械表面改性工艺。本文通过研究多次方形激光冲击的影响，探讨其对涡轮叶片薄前缘表面多种力学行为的特殊效应。现有文献大多为实验研究，本研究的创新点在于对所提模型进行验证与数值模拟。具体而言，采用ABAQUS软件对钛合金Ti-6Al-4V涡轮叶片薄前缘试样进行了三维有限元数值模拟，详细分析了多次方形激光冲击诱导的机械表面改性效果（残余应力、等效塑性应变及Johnson-Cook表面损伤）。本研究主要目的是确定单面与双面激光冲击强化的作用效果。
关键词： 涡轮叶片，薄前缘，Ti-6Al-4V钛合金，多道方形激光冲击，有限元法，等效塑性应变，激光冲击强化，Johnson-Cook表层损伤模型，残余压应力
更新于2025-09-12 10:27:22
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涡轮叶片气膜冷却孔的同轴水射流辅助激光钻孔技术
摘要： 采用532纳米Nd:YVO4纳秒激光在同轴水射流辅助环境下对镍基单晶涡轮叶片的气膜冷却孔(FCHs)进行加工。通过透射电子显微镜重点研究了FCHs侧壁的微观结构。随着水流量增加，FCHs周围热影响区(HAZ)的平均厚度逐渐减小。HAZ内的主要相组成从β-NiAl逐渐演变为β-NiAl+γ-Ni混合相，其中部分γ-Ni颗粒沿(111)晶面形成孪晶结构。当层流水流量≥3.1米/秒时，同轴水射流辅助激光加工的部分FCHs可完全避免HAZ产生；当水流量≥5.1米/秒时，FCHs周围不会出现包括HAZ、微裂纹及相变在内的任何加工缺陷。该工艺可制备表面质量优异的气膜冷却孔。最后探讨了水流介质对FCHs加工质量的影响机制。
关键词： 涡轮叶片，薄膜冷却孔，同轴水射流辅助激光钻孔，热影响区（HAZ），透射电子显微镜（TEM）
更新于2025-09-11 14:15:04