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葉尖間隙對微渦輪葉柵內流影響機理與葉尖逆向渦控研究

(1)將新型非接觸式壓敏涂料測壓技術應用在毫米尺度流場領域,自主研制該測壓系統的部分子系統,包括設計基于LED陣列的激發光源系統、加裝顯微放大系統、噴涂及熱處理設備;設計了壓敏涂料測壓技術的標定系統并完成典型壓敏涂料的標定實驗;建立了一套完整的適用于毫米尺度流場領域的壓敏涂料測壓系統,應用該測壓系統研究了毫米尺度微渦輪葉柵低雷諾數及葉尖間隙對吸力面壓力的影響。渦輪葉尖間隙流動與換熱研究渦輪葉尖泄漏嚴重影響發動機性能,有效抑制葉尖泄漏并冷卻葉尖是提高渦輪效率和可靠性的關鍵之一。

(2)以數值模擬和實驗測量相結合的方法研究了毫米尺度微渦輪葉柵低雷諾數流動特征,揭示了微葉柵通道主要二次流的形成、發展及其相互作用;毫米尺度葉柵低雷諾數時通道渦中心總壓損失明顯高于常規尺度葉柵,通道渦沿程在柵距方向的影響范圍明顯增加;在10%軸向弦長之后毫米尺度微葉柵擬S3截面平均總壓損失大于常規尺度葉柵,且60%軸向弦長之后平均總壓損失急劇上升,遠超常規尺度葉柵。該傳感器不僅可以消除光源波動、葉尖表面反射率變化對測量結果的影響,而且可以減小葉尖表面與傳感器端面間夾角變化對測量結果的影響。

(3)研究了葉尖間隙對毫米尺度微渦輪葉柵流場的影響及其影響機理,發現葉尖間隙內葉片前部氣流在吸力面出口已摻混均勻,而在葉片后部速度沒有完全摻混,出口為混合速度層;隨著葉尖間隙增大,葉尖泄漏流量成比例增加,葉片受到的周向載荷減小,M1=0.1時,葉尖間隙每增加1%,葉尖泄漏流量平均增加17.5%,周向載荷平均降低2%。壓敏涂料測壓技術對不同葉尖間隙吸力面的測量結果表明5%葉尖間隙吸力面壓力分布與10%、15%葉尖間隙吸力面壓力分布明顯不同,在吸力面后部靠近葉頂處出現高壓力區域,與其他間隙時泄漏形成的低壓區現象相反。（3）設計了基于PCI接口的葉尖間隙信號高速數據采集方案，通過數據采集卡將系統硬件與虛擬儀器LabVIEW結合，實現對葉尖間隙信號的采集與顯示。

數控機床工作臺反向偏差影響因素

當數控機床工作臺在其運動方向上換向時，由于反向間隙的存在會導致伺服電機空轉而工作臺無 實際移動，此稱之為失動。如在G01切削運動時，反向偏差會影 響插補運動的精度，若偏差過大就會造成形狀各異的情形。

而在 G00 快速定位運動中，反向偏差影響機床的定位精度，使得鉆 孔、鏜孔等孔加工時各孔間的位置精度降低。這樣的反向間隙 若數值較小，對加工精度影響不大則不需要采取任何措施。

數控機床反向間隙數值較小,對加工精度影響不大則不需要采取任何措施

在數控機床的進給傳動鏈中，聯軸器、滾珠絲桿、螺母副、軸承等均存在反間間隙。機床進給軸在換向運動的時候，在一定的角度內，盡管絲桿轉動，但是絲桿螺母副還要等間隙消除以后才能帶動工作臺運動，這個間隙就是反向間隙。

對于采用半閉環控制的數控機床，反向間隙會影響到定位精度和重復定位精度。反向間隙數值較小，對加工精度影響不大則不需要采取任何措施； 若數值過大，則系統的穩定性明顯下降，加工精度明顯降低，尤其是曲線加工，會影響到尺寸公差和曲線的一致性，此時必須進行反向間隙的測定和補償。如在G01切削運動時，反向間隙會影響插補運動的精度，若偏差過大就會造成“圓不夠圓，方不夠方”的情形； 而在G00快速定位運動中，反向偏差影響機床的定位精度，使得鉆孔、鏜孔等孔加工時各孔間的位置精度降低。旋轉葉片葉尖與機匣間的間隙是影響航空發動機、汽輪機、煙氣輪機、鼓風機等重大裝備安全工作性能、能量轉換效率的重要參數。這就需要數控系統提供反向間隙補償功能，以便在加工過程中自動補償一些有規律的誤差，提高加工零件的精度。