镍基高温合金多叶片定向凝固过程数值模拟

建立了基于Monte Carlo法的射线追踪模型,并用来动态处理定向凝固抽拉过程中多叶片间以及叶片与加热炉间的辐射换热过程.模型中考虑了抽拉速度、加热炉几何尺寸等影响,研究了2种抽拉速度下的温度分布.得到的温度采样点冷却曲线与实际冷却曲线进行了对比并得到了较好的结果.多叶片条件下,冷却区叶片靠近炉壁的温度低于同一水平线上靠近炉腔中心部分的温度.抽拉速度为7.0 mm/min时等温线的斜率高于抽拉速度为4.5 mm/min时的斜率.炉腔的几何尺寸对凝固过程温度分布有重要影响.     

基于变网格技术的枝晶组织数值模拟研究

针对元胞自动机(CA)模型采用均匀网格技术进行凝固组织模拟过程中存在计算效率较低等问题,提出了一种在固/液界面上划分细网格、在其他部分采用较大网格的变网格方法,对该模型进行改进,同时初步探讨了二维CA模型采用不同界面过渡带和粗网格系数等变网格参数时的模拟情况。研究结果表明,与均匀网格模拟相比,变网格技术可显著提高CA模型的计算效率,效率提高近60%,随着界面过渡带和粗网格系数的增加,计算精度提高。     

变网格技术在三维CA模型中的应用

针对均匀网格技术在采用元胞自动机(cellularautomaton,CA)模型进行凝固组织模拟过程中存在计算效率较低等问题,提出了在固/液界面上划分细网格、在其它部分采用较大网格的变网格方法,对该模型进行改进,同时探讨三维CA模型在采用不同界面过渡带下的模拟情况。研究结果表明:与均匀网格模拟相比,变网格技术可显著提高CA模型的计算效率,并且随着界面过渡带的增加,计算精度随之提高。     

基于改进差分网格的高温合金定向凝固数值模拟

辐射传热的准确计算是高温合金定向凝固过程中获得优质铸件的关键因素之一。改进有限差分网格,对高温合金叶片定向凝固传热过程进行数值模拟,并采用不同的工艺参数进行对比分析。结果表明,差分网格修正方法能在一定程度上提高规则与非规则复合几何模型的外表面辐射传热量数值计算精度;当抽拉速度为6mm/min时,合金的固液界面形态最平稳;随着型壳与合金的对流传热系数增大,叶片合金横截面的中间高温区域逐渐减小,直至横截面温度均匀,且温度场是由外向内逐渐降低。     

不同热装方式下铸坯温度分布研究

采用有限元软件对步进式加热炉内钢坯加热过程进行分析计算,建立铸坯加热温度场模型,计算不同热装条件下铸坯中心与表面的温度变化曲线。以铸坯1/4断面为研究对象,分析铸坯断面全流程温度分布,得到连铸坯表面温度、角部温度、心部温度的变化曲线。模拟分析不同热装方式装炉的铸坯在加热炉内的加热升温情况,提取铸坯表面和中心位置的加热曲线。模拟加热炉内加热过程,为降低铸坯断面温差、加热炉能耗以及提高生产效率提供依据。     

高温合金叶片定向凝固过程中辐射换热的计算

提出改进型Monte Carlo射线追踪法进行辐射换热计算,通过子空间的划分,并结合定向凝固的特点回避了传统辐射换热计算中角系数的直接计算,节省了计算时间.把该方法嵌入自行开发的三维模拟软件对柱状晶和单晶叶片的定向凝固过程进行了温度场模拟,并对实际叶片凝固过程进行温度场测试,模拟结果与实测结果较好吻合.     

连铸坯在加热炉内的温度场数值模拟

采用MSC.Marc有限元模拟软件对加热钢坯进行埋偶试验,得出加热炉内部的实际炉气温度,并以此为边界条件。以钢坯入加热炉时的温度为初始条件,建立钢坯在加热炉内的三维温度场模型;计算钢坯在步进式加热炉内的温度场变化情况,得出不同热装温度的钢坯在加热炉内的温度变化;优化实际生产中的加热工艺。该研究为提高工厂生产效率,节约能源起到指导作用。     

热轧辊瞬态温度场快速仿真模型

利用等效温度法和变步长差分法建立了轧辊瞬态温度场快速仿真模型。综合考虑水冷、空冷、轧辊与轧件接触热传导等动边界条件,利用等效温度模拟轧辊表面的瞬态温度变化;对轧辊内部单元划分不等距网格,沿轧辊高向(从表层到中心)以及沿轧辊横向(从中部到两端),逐渐增加单元步长,提高模型的计算精度和计算速度;基于台劳展开式推导瞬态热传导方程的变步长差分式,模拟非稳态轧制及停轧空冷时的轧辊瞬态温度变化情况。工业实际数据验证了仿真模型的正确性和可行性,实验结果与仿真结果吻合较好,适合工程在线快速计算,预报精度在±5℃以内。     

偏心件旋压成形数值模拟网格自适应技术的研究

为提高旋压成形数值模拟的计算效率和精度,对偏心管件缩径旋压成形数值模拟网格自适应技术进行了研究。通过有限元数值模拟软件MARC建立了偏心件三旋轮缩径旋压成形的有限元模型;基于MARC软件的UADAPBOX接口,采用箱盒准则,利用二次开发所获得的子程序来控制箱盒区域的运动,实现了成形模拟过程中的网格加密以及加密网格完全可逆等关键技术;对比了采用与未采用自适应技术的等效应变、外层网格扭转、轴向伸长量以及计算效率的变化。结果表明:采用自适应完全可逆技术可以在保证计算精度的前提下,大大缩短了计算时间,提高计算效率近3倍。     

钢坯加热过程板坯内部温度预报与试验验证

建立了钢坯在步进梁式加热炉中加热过程的温度模型,采用控制容积法建立钢坯截面的二维传热数学模型,最终预报钢坯横截面温度分布随加热时间的变化规律。炉气与钢坯表面的换热方式主要考虑辐射传热,用Matlab语言编写了温度场的计算机程序。以宽厚板轧机钢坯加热炉"黑匣子"温度测试数据为基础对钢坯温度进行模拟,将模拟温度与实测温度对比后证明模型预报精度较高,基本满足预报要求。     

日本超高温结构用金属材料的研究现状

简要介绍了日本围绕燃气轮机用关键超高温金属结构材料所展开的研究开发工作,包括Ni基超合金、耐热金属间化合物、Nb基超合金及其复合材料。Ni基超合金仍是当前燃气轮机用超高温结构的主要材料,但其使用温度的上升潜力已经不多,用新的超高温材料替代Ni基超合金是燃气轮机用材的发展趋势,金属材料中耐热金属间化合物和Nb基复合材料是今后关注的焦点。     

基于马氏聚类和前馈神经网络的风力机故障诊断

通过建立数据驱动的故障预测模型,可以将故障状态从正常状态中分离出来,进而实现对风力发电机故障的精确诊断。为此,提出一种基于马氏聚类和前馈神经网络的风力机故障诊断策略,通过马氏距离评估实现数据聚类以及正常数据和异常数据的分离;然后以前馈神经网络为基础,根据工程经验构建风力发电机、齿轮箱和发电机3种预测模型;最后利用实验样机数据对所提出的故障预测策略进行验证。实验结果表明：所提的风力机故障预测策略可以有效识别风力机输出功率异常、齿轮箱温度异常和发电机温度异常,进而有利于合理地安排维修计划。     

90年代汽轮机转子用钢的新进展

综述了第13届国际锻冶师会议有关汽轮机转子钢的最新进展。超临界高压转子钢的蒸气温度可达650℃,超纯净低压转子钢的J因子降到2.5,高压/低压复合转子钢的σ_(0.2)=700MPa,FATT=-15℃(表面),FATT=50℃(心部)。     

Manufacturing Processes for Long-Life Gas Turbines

Dual-alloy turbine wheels produced by solid-state diffusion bonding of vacuum investment cast blade rings of one superalloy to preconsolidated powder metal hubs of a second superalloy have the long cyclic lives characteristic of wrought or powder superalloys combined with the high creep strength and net-shape blades characteristic of cast superalloys. A wide variety of superalloys and turbine configurations are compatible with this technology. Improved temperature capability turbine blades and vanes of the MAR-M 247 alloy made by directional solidification casting processes are now in volume production for Garrett gas turbines. Single-crystal alloys derivative to MAR-M 247 further extend the temperature capability of turbine blades and have been successfully engine tested. These blades are produced by a relatively simple modification of the processes used to manufacture directionally solidified blades.     

风力发电齿轮箱安全运行的远程监控

基于对风力发电齿轮箱安全运行状况的分析和总结．,开发了一套完整的风力发电齿轮箱安全运行远程监控系统。该系统从齿轮箱的振动分析、温度采集、烟雾探测以及环境视频监控四个方面对其机械结构损伤、温度异常、现场烟雾以及环境异常进行实时监控。并且通过远程数据传输方式将数据发往后台监控服务器,达到实时监控报警的目的。该系统对齿轮箱的安全运行、故障预警和剩余寿命评估具有重要意义。     

中南沿海气候条件下风力机可靠性分析

基于风电场现场数据,根据故障率、故障时间和维修成本等指标确定影响风力机可靠性的主要零部件。利用FTA法分析主要零部件故障的具体原因;采用相关性分析法分析风力机故障率与环境因素(风速、温度及环境湿度)之间的相关性;利用季节指数分析风力机故障率的季节性特征。结果表明：液压系统﹑电气控制系统和偏航系统故障是造成风力机故障率高的主要原因,故障率占比达67.91%;发电机和传动系统虽然故障率较低,但其平均故障时间和维修成本更高;故障率与风速、温度和湿度存在明显相关性,其中故障率与风速存在负相关关系,与温度和环境湿度存在正相关性。     

PVD TBC experience on GE aircraft engines

The higher performance levels of modern gas turbine engines present significant challenges in the reli-ability of materials in the turbine. The increased engine temperatures required to achieve the higher per-formance levels reduce the strength of the materials used in the turbine sections of the engine. Various forms of thermal barrier coatings have been used for many years to increase the reliability of gas turbine engine components. Recent experience with the physical vapor deposition process using ceramic material has demonstrated success in extending the service life of turbine blades and nozzles. Engine test results of turbine components with a 125 μm (0.005 in.) PVD TBC have demonstrated component operating tem-peratures of 56 to 83 °C (100 to 150 °F) lower than non-PVD TBC components. Engine testing has also revealed that TBCs are susceptible to high angle particle impact damage. Sand particles and other engine debris impact the TBC surface at the leading edge of airfoils and fracture the PVD columns. As the impacting continues, the TBC erodes in local areas. Analysis of the eroded areas has shown a slight increase in temperature over a fully coated area ; however, a significant temperature reduc-tion was realized over an airfoil without TBC.     

声发射技术在热障涂层失效机理研究中的应用

模拟高温下的实际工况并研究高温下热障涂层的失效机理对热障涂层的研究具有积极意义。在自主研制的热循环试验机中引进声发射技术,对涂层高温性能进行了研究和试验,初步对声发射信号特征与涂层寿命之间的关系进行了探索性研究,实现了对裂纹的实时、动态监测,而且能够得到与理论上疲劳裂纹扩展速率曲线相似的结果。通过大量数据分析,证明利用声发射技术研究热障涂层失效机理是可行的。     

基于UG有限元模型的航空发动机高压涡轮盘蠕变寿命计算

利用UG软件建立航空发动机高压涡轮盘有限元模型,并用ANSYS软件进行了网格划分。对构件各状态下的应力、温度场进行计算分析,从而确定危险部位。根据热强参数方程,计算高压涡轮盘在不同工作状态下的蠕变寿命,从而得到其蠕变寿命载荷谱。对高压涡轮盘蠕变寿命载荷谱进行提取,并以蠕变寿命消耗线性叠加原理为基础,对高压涡轮盘的蠕变寿命进行等效计算。研究结论为高压涡轮盘蠕变寿命预测提供了依据。     

RECENT DEVELOPMENTS IN NiAl TECHNOLOGY FOR TURBINE AIRFOILS

ＲＥＣＥＮＴＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＳＩＮＮｉＡｌＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＦＯＲＴＵＲＢＩＮＥＡＩＲＦＯＩＬＳ￥Ｒ．Ｄａｒｏｌｉａ（ＧＥＡｉｒｃｒａｆｔＥｎｇｉｎｅｓ，１ＮｅｕｍａｎｎＷａｙ，Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ４５２１５）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｉ...