增压器涡轮叶轮温度场分析与测试方法研究

论文摘要

涡轮叶轮是增压器中的高热负荷零件,它面对发动机所排出的6001000℃左右的高温燃气。燃气热量引起的零件升温会使它的材料性能下降,并且引起热应力和热变形,引起材料高温蠕变,引起零件的振动性能发生改变等一系列问题,直接影响到零件的可靠性和增压器的工作可靠性,因此通过试验研究的方法,掌握涡轮叶轮温度场测试方法和准确的温度场分布具有重要的理论价值和实用价值。为了测试的准确性,本文采用热电偶法和示温漆法针对不同叶片进行对比测温的方案。示温漆法即是在不同的涡轮叶片上涂覆上选定的示温漆,示温漆在特定的温度会变色,并将保持所经历最高温度对应的颜色,从而得到涡轮叶片的温度。热电偶法是将红外信号发生器改装后装在涡轮增压器的压气机的轴端上,与热电偶温度传感器组成“热电偶-红外近场遥感测试系统”,使传感器测得的数据通过红外发射器无线传输给外界的接收设备,实现增压器涡轮叶片的瞬间测温。本文通过对涡轮叶轮内部通道的流动特性分析、温度场分析以及测试传感器对涡轮叶片工作强度的影响研究,确定了涡轮叶轮温度场测试的总体方案和测温的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题依据及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2 测试的基本原理及初步方案
• 2.1 物体表面温度测量
• 2.2 热电偶的工作原理
• 2.3 热电偶的类型
• 2.3.1 S 型热电偶
• 2.3.2 J 型热电偶
• 2.3.3 T 型热电偶
• 2.3.4 K 型热电偶
• 2.3.5 B 型热电偶
• 2.3.6 E 型热电偶
• 2.4 热电偶的选型原则及安装方法
• 2.4.1 热电偶的选型原则
• 2.4.2 热电偶的安装方法
• 2.5 高温粘结剂
• 2.5.1 粘结剂的选取条件
• 2.5.2 常用的高温结构胶
• 2.6 示温漆
• 2.7 测试的初步方案
• 2.8 本章小结
• 3 涡轮叶轮内部通道的流动特性分析
• 3.1 CFD 理论基础
• 3.1.1 流体动力学控制方程
• 3.1.2 控制方程的离散化
• 3.1.3 离散方程的求解方法
• 3.2 计算模型的建立
• 3.3 网格的划分
• 3.4 边界条件的设定
• 3.5 模拟计算结果分析
• 3.6 本章小结
• 4 涡轮叶轮有限元分析
• 4.1 涡轮叶轮温度场分析
• 4.1.1 换热系数
• 4.1.2 网格的划分
• 4.1.3 边界条件的设定
• 4.1.4 模拟计算结果分析
• 4.2 涡轮叶轮的结构分析
• 4.2.1 网格的划分
• 4.2.2 施加约束和载荷
• 4.2.3 模拟计算结果分析
• 4.3 测试涡轮叶轮的结构分析
• 4.3.1 计算模型的建立
• 4.3.2 网格的划分
• 4.3.3 施加约束和载荷
• 4.3.4 模拟计算结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 增压器涡轮温度场测试方案
• 5.1 热电偶-红外近场遥感测试系统的制定
• 5.2 测试元件的选择
• 5.2.1 红外信号遥感装置
• 5.2.2 热电偶的选择
• 5.3 安装方法的选择
• 5.4 测试元件的安装
• 5.5 示温漆的选择
• 5.6 本章小结
• 6 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
• 致谢