【摘 要】
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近年来国内外航空压气机时常出现叶片通道堵塞、非定常气动恶化、噪声加剧以及转子叶片非同频振动并导致叶片断裂的现象,普遍认为与叶顶间隙流动密切相关,其已成为国内外研究
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近年来国内外航空压气机时常出现叶片通道堵塞、非定常气动恶化、噪声加剧以及转子叶片非同频振动并导致叶片断裂的现象,普遍认为与叶顶间隙流动密切相关,其已成为国内外研究热点。由于测试手段的局限,当前对实际压气机尚不能有效捕捉叶顶涡流分布特性,使研究遭遇瓶颈。针对此问题,拟研究一种压气机叶顶脉动压力场测试方法,以有效测量叶尖涡流分布特性。本文设计一种基于压电薄膜材料的宽频响、高空间分辨率的传感阵列,开发一套传感器专用标定系统,以解决压力场的准确测量问题,最终搭建完整的压气机叶顶脉动压力场测量系统,测量并研究分析测试数据,为压气机设计提供支撑。主要研究工作如下:研究PVDF压电薄膜材料的压电特性、主要参数以及结构。针对压气机叶顶脉动压力场的测试需求,开发设计具备宽频响特性、高灵敏度、抗干扰性强的传感器阵列。首先建立传感器机电耦合的多物理场有限元模型,获得传感器压电电势随材料力学参数与结构尺寸的变化规律以及其频响特性,依此设计压电薄膜传感器阵列。开发设计一套压电薄膜传感器阵列的专用标定系统,以解决压力场的准确测量问题。并对PVDF压电薄膜传感器进行实验标定,以获得传感器灵敏度值以及非线性误差、迟滞性误差、重复性误差、频响特性和灵敏度随温度变化等特性。针对压气机叶顶脉动压力场测试环境,建立完整的压气机叶顶脉动压力场测量系统。测量研究分析压气机在正常工况和非稳态工况时叶顶脉动压力场的特性,通过与Kulite传感器的对比,验证系统的有效性和优越性。
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