基于亮度式涡轮叶片材料温度测量补偿方法研究

发布时间：2024-02-13 22:07

　　发动机涡轮叶片温度监测技术作为航空航天领域的尖端测试技术,是评估叶片热载荷分布、分析热故障的最直接和最有效的方法,不仅在航空发动机研制阶段为叶片的传热、气动研究与强度设计提供重要依据,也是高推重比航空发动机研制的技术瓶颈。因其在高温、高压、高负荷、多气体条件下的运行,转速高达10000转/分钟,测量难度大。本文针对发动机测试过程中的背景反射辐射和高温燃气光谱吸收等测量误差问题,运用非接触辐射温度测量方法对叶片温度测量进行了整体方案设计和系统搭建,主要研究工作如下:(1)论文详细分析了涡轮叶片中的测试难点,深入研究国外通用电气、罗罗公司和UTC三家主要的发动机设计公司的近些年研究状况,提出了三波段温度测量方案,解决温度测量过程中热反射背景辐射造成的影响。同时,针对测量过程中叶片上方漂浮的高温燃气产物对测试的影响,例如₂、₂等碳水化合物在光学视径上对叶片的辐射光强的大量吸收,实验先从普朗克黑体辐射原理和硬件设备的最小分辨率考虑,在满足测试精度的要求下,通过对各个气体的光谱吸收波段进行分析,选择特定的窗口波段避开高吸收光谱波段。(2)基于三波段温度...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 发动机涡轮叶片温度测量国内外研究现状
        1.2.1 涡轮叶片温度测量难点分析
        1.2.2 涡轮叶片温度测量国内外研究现状
    1.3 本文研究的内容及章节概括
第二章 涡轮叶片辐射测温理论
    2.1 辐射测温原理
    2.2 辐射测温的基本定律和关系
        2.2.1 普朗克辐射定律
        2.2.3 维恩定律与瑞利-金斯公式
        2.2.4 维恩位移定律与斯蒂芬-波尔兹曼定律
    2.3 辐射测温的基本方法和原理
        2.3.1 亮度温度测量
        2.3.2 比色温度测温
        2.3.3 多光谱温度测量
    2.4 工作波长的选择
    2.5 本章小结
第三章 辐射温度测量系统设计与平台搭建
    3.1 系统总体设计
    3.2 系统光路设计
    3.3 温度测量方案
    3.4 机械结构设计
        3.4.1 定焦式光学探头的结构设计
        3.4.2 变焦式光学探头的结构设计
    3.5 光学器件的选择
        3.5.1 红外光电探测器的选择
        3.5.2 后端探头采集光路设计和器件选择
    3.6 温度测量系统软件设计
        3.6.1 Labview软件测温模块及前面板设计
        3.6.2 Labview程序框图设计
    3.7 本章小结
第四章 温度标定及非线性曲线拟合
    4.1 高温标定实验设计及测试
        4.1.1 温度标定的意义及目的
        4.1.2 标定实验设备
        4.1.3 单点标定方法
        4.1.4 两点标定方法
    4.2 非线性曲线拟合
        4.2.1 最小二乘法非线性拟合
        4.2.2 FirstOptimizationg曲线拟合工具
        4.2.3 曲线拟合效果
    4.4 本章小结
第五章 温度测量及补偿修正
    5.1 单波段温度测量
    5.2 V-T曲线的距离补偿
    5.3 辐射角度的测量影响
    5.4 三波段温度测量
第六章 结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的科研成果



本文编号：3897282