基于薄膜传感阵列测量的压气机转子叶尖涡流特性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11672179
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0706.转子动力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

In recent years, the phenomenon of inner aerodynamic becomes unstable, noise level increase dramatically and the blade of compressor vibrating non-synchronously with the rotary speed and blade passing frequency which leads to the blade fatigue crack.   It is considered that it is caused by the vortex propagation and feedback between the blade lattices. Hence, study on this has become hot topic in aero engine research field. However, due to the constriction of present measurement technique, the pressure field and vortex over the blade tip still can’t be measured and captured. It makes this study difficult. Aiming at this problem, an EMFI film sensor based vortex pressure field measure method of blade tip clearance is proposed to be studied in this project. The study will start with the investigation on the piezoelectric characteristics of the EMFI material and its affect factors, the sensor array with high frequency and space resolution will be designed and produced after investigation. The tracing and capture measurement method and principle of the rotating vortex pressures field will be study deeply, the algorithm for this method will be bring forth. The calibration and installation technique are also will be investigated to make the measurement accurate. Finally, the EMFI film sensor based measurement system will be built up to study the vortex field and its propagation. It is expected that the result will deliver solid support to the aerodynamics-structure-accoustics coupling study of compressor blade.
近年来国内外航空发动机压气机时常出现内部非定常气动恶化,噪声加剧,转子叶片非同频谐振并导致叶片断裂的现象,普遍观点认为是叶尖涡流层在同级叶排空腔中传播与反馈所致 ,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尖涡 流分布及演变特性,使研究遭遇瓶颈。针对此问题,本项目拟研究一种压气机叶尖涡流层脉动压力场测试方法,研究薄膜压电材料的压电特性和影响因素,提出基于电薄膜材料的宽频响、高空间分辨率的薄膜传感阵列的设计与制备方法;重点研究叶尖高速旋转压力场捕捉跟踪测量方法和基本原理,提出涡流传播与反馈的显示与跟踪分析算法;建立薄膜传感器阵列标定系统,解决压力场的准确测量问题;研究传感器阵列的贴装工艺,提出稳定可靠的安装连接方法;最终建立完整的压气机叶尖场压场测量系统,测量研究叶尖涡流形成机制和传播特性,为压气机叶片气-固-声耦合研究提供支撑。

结项摘要

压气机转子叶尖涡流特性是反映气动、叶片以及声场耦合的关键,受限于现有的测试手段,仅能进行有限测点的测量,还无法捕捉叶尖的涡流分布以及随时间的传播演变特性,因此,本课题重点研究了基于薄膜传感器阵列的压气机转子叶尖涡流特性。研究了压气机数值仿真模型,分析了叶尖涡流在不同工况下的产生、演化和传播特性;研究了高空间分辨率、高频响的薄膜传感器阵列的制备、封装、信号引出和安装工艺;研究了薄膜传感器各层材料力学参数和厚度参数对薄膜传感器性能的影响规律,依据分析结果对薄膜传感器进行了优化;针对压气机一级转子叶片上方机匣结构,设计、加工了薄膜传感器阵列;研究了基于声激励和激波管的动态特性标定方法和标定装置;研究了基于薄膜传感器阵列的叶尖脉动压力场测试技术并搭建了测试系统。.取得的主要研究成果为:给出了薄膜传感器阵列的制备、封装、信号引出和安装工艺,优化了薄膜传感器各层力学和结构参数,提出了薄膜传感器基于声激励和激波管的动态特性标定方法并搭建了相应的标定装置,给出了基于薄膜传感器阵列的叶尖脉动压力场测试方法,基于薄膜传感器阵列的测试结果应用时空插值算法获得了叶尖涡流在不同工况下的产生和变化特性。本项目提出的压气机叶尖压力场测量方法与传感测量装置可以用于压气机转子叶尖、静子叶片表面乃至转子叶片表面的脉动压力测量,能够为深入研究压气机叶片气-声-固耦合研究,提供有效的测试分析手段和数据支撑。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(4)
结合面微观接触面积分布数值仿真分析方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    噪声与振动控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏蕾;荆建平
  • 通讯作者:
    荆建平
压电传感器频响及抗干扰特性多物理场分析研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    噪声与振动控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周伟;荆建平
  • 通讯作者:
    荆建平
Influence of Fluid Film Boundary Migration on Dynamic Coefficients of Journal Bearings and Behavior of Rotor System
液膜边界迁移对轴颈轴承动力系数和转子系统行为的影响
  • DOI:
    10.1115/1.4047066
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Journal of Tribology-Transactions of the ASME
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Chen Changmin;Jing Jianping;Cong Jiqing;Dai Zezeng;Cheng Jianhua
  • 通讯作者:
    Cheng Jianhua
A Semi-Discretizing Method Based Efficient Model for Fluidelastic Instability Threshold Prediction of Tube Bundles
基于半离散化方法的管束流弹性失稳阈值预测高效模型
  • DOI:
    10.32604/cmes.2019.06158
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Computer Modeling in Engineering & Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Yuerong;Jing Jianping;Chen Changmin;Xiong Sheng
  • 通讯作者:
    Xiong Sheng
利用航空发动机信号特征的振动源盲分离算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    西安交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨广振;荆建平;明阳;颜逸飞;陈昌敏
  • 通讯作者:
    陈昌敏

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其他文献

燃气轮机转子-轴承系统的油膜涡动分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    万召;荆建平;白辉宇;孟光
  • 通讯作者:
    孟光
滑动轴承动态油膜压力的实时测量方法研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    噪声与振动控制
  • 影响因子:
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  • 作者:
    孙加丰;荆建平;贾林
  • 通讯作者:
    贾林
电机不平衡磁拉力研究现状与展望
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    噪声与振动控制
  • 影响因子:
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  • 作者:
    孟光;荆建平;白晖宇
  • 通讯作者:
    白晖宇
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    汽轮机技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孟光;荆建平;李德生
  • 通讯作者:
    李德生
换热器内部流体诱发振动稳态响应分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    噪声与振动控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊盛;刘明珠;荆建平
  • 通讯作者:
    荆建平

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荆建平的其他基金

考虑连接花键制造与装配随机误差的高速转子失稳机理与调控原理研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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