涡轮叶片有效发射率计算方法研究

发射率是影响辐射测温结果的重要因素。由于航空发动机内部热辐射环境复杂,涡轮叶片的有效发射率确定较为困难。本文提出了涡轮叶片有效发射率的计算方法,并对使用有效发射率计算出的涡轮叶片辐射温度进行了仿真。仿真结果表明,本文提出的有效发射率计算方法简单易行,有效发射率计算结果能够改善涡轮叶片辐射温度测量的准确度。     

红外辐射温度计的辐射源尺寸效应修正

红外辐射温度计在低温测量的辐射源尺寸效应（SSE） 的规律不同于高温测量。基于以虚拟探测器温度消除背景辐射影响的SSE计算模型,推导了在不同源尺寸和不同背景条件下辐射温度计输出的SSE影响修正公式;得出不同源尺寸条件下辐射温度计温度示值的SSE影响修正的理论解析表达式。在源温度低于或接近背景温度时修正模型与高温测量SSE修正模型有显著差异。所得结果适用于任意温度下对单波段辐射温度计的SSE影响修正。     

高温热端部件表面温度测量的系统设计

随着燃气涡轮机的不断改进,其叶片温度越来越接近材料的耐温极限,但目前市面上的测温仪器并不能较精确地反映叶片温度和分布,为解决此问题,设计扫描式辐射测温系统,该系统工作时探针安装在发动机外壳上,对准叶片表面,叶片散发的红外辐射经由探针前端的反光镜反射进入探针中,通过探针尾部的光纤传入控制器中,对其光信号进行处理,转化为温度值。通过对扫描探针进行流场与温度场耦合仿真,结果表明：在以0.1 kg/s的流量通入25 ℃冷却气,且探针探测时间不超过15 s的情况下,整个探针内部可在发动机内被有效的保护;探针端部流体压强约17.0 MPa,大大高于燃气的压强1.4 MPa,故表明此区域可以将高温燃气隔绝在外,使其不进入探针内部接触反光镜。在实验室开展实验对该系统进行验证,结果表明：探针在各个温度点的重复性和稳定性均不超过7.5 ℃,该测温系统可以满足涡轮叶片表面温度测温的使用需求。     

发射率影响修正近似公式及其适用性分析

黑体辐射源的有效发射率影响是辐射测温计量标准中的重要影响因素.本文利用有效亮度温度概念,对辐射温度计或黑体辐射源检定校准中的发射率影响修正模型的多种简化形式进行了分析比较.定量分析了Wien近似、忽略环境辐射近似和微差近似等几种近似模型的温度与波长适用性.其中微差模型具有简明的物理含义,经典的短波高温修正模型不宜用于常见的8～14μm辐射温度计的测量结果修正.在有效亮度温度测量与校准的发射率修正和不确定度传播计算中,本文分析结果为在不同波长和温度范围合理选择简化公式提供了参考依据.     

红外测温中环境辐射影响的分析

对物体进行辐射测温时,若被测物体温度接近环境温度,则环境因素对测量结果影响较大.为了提高测量精度,依据普朗克定律通过数值计算得出红外测温中环境温度影响比率在不同物体温度、环境温度和辐射波长的值以及它们之间的关系,并在此基础上分析了若使环境辐射的影响可忽略则被测物体所满足的最低温度.最后讨论了环境辐射对比色测温的影响.     

制造喷气式发动机涡轮叶片用的耐热合金

Ⅰ 绪 论 涡轮叶片是喷气式发动机上受负荷最大的零件。在发动机工作中,涡轮叶片要受到动荷与离心力的作用,振动以及不同温度的加热,比如,叶身尾部加热到900℃,则叶片中部的温度约为700℃,而锁扣部分约为300℃。同时,叶片各部位所受的应力,无论从其性质和大小上来说,都是各不相同的。因此,在研究涡轮叶片的新合金时,应该考虑这一些情况。因为有时影响叶片工作的,可能不是像高温耐热强度或高温蠕变那样一些重要的性能,而是在比较低的温度下的一些低的性能,例如,在20～700℃温度下的低的疲旁极限,特别是     

900 nm照度辐射温度计的研制

介绍了中国计量科学研究院基于黑体辐射原理研制的波长为900 nm、测温范围为600～1 500 ℃的照度辐射温度计。该辐射温度计测量探测器接收的光谱辐射照度,采用单点分度法,结合有效波长测量技术,直接依据普朗克辐射定律计算被测温度,具有结构简单、测温稳定性好的特点。单点分度法以Cu点为固定点在Al点测温偏差为-0.04 ℃,而在800 ℃和900 ℃两个点,与RT9032辐射温度计测量结果偏差分别为0.09 ℃和0.11 ℃。     

有效亮度温度测量中发射率影响的修正

经典的短波高温修正模型不适用于中长波红外温度计的发射率修正和不确定度评定。采用有效亮度温度概念,得到了对于温度范围和测温波长具有广泛适用性的发射率影响模型以及具有简明物理含义的微差近似形式,包含了经典亮度温度理论中的发射率影响修正和环境辐射误差修正。定量分析了经典的短波高温修正模型的误差。针对黑体辐射源的不同溯源方法,讨论了辐射温度计校准中的发射率影响修正方法,并给出修正实例。所用方法可用于辐射测温应用、辐射温度计校准和黑体辐射源校准中的发射率和环境影响修正以及辐射源发射率不确定度对校准结果不确定度贡献的计算。     

SiC晶体测温技术研究

针对航空发动机结构复杂和工况条件苛刻的问题,研究基于SiC晶体材料的测温技术,解决航空发动机燃烧室、涡轮和尾喷管等高温部件的测温难题。选取国产6H-SiC晶体作为材料,进行6H-SiC晶体的中子辐照。研究晶体测温的温度判读方法,提出X射线衍射峰半高宽作为温度判读参数,测量温度可达1 600℃,测量精度达到1%,比国外晶体测温技术的测温范围更高。该测温技术具有微尺寸、微质量、无引线的非侵入式优点,可用于航空发动机及燃气轮机的高温测量。     

超声测温技术在模拟航空发动机燃烧室温度测量中的应用

温度的测试对航空发动机的发展具有重要的意义,燃烧室出口温度是航空发动机的一个重要参数.超声测温技术具有测温范围广、响应快、精度高等优点,近年来被广泛应用于高温测量领域.设计了一套应用于模拟航空发动机燃烧室的超声测温系统.介绍了超声测温的基本原理,设计了基于铱铑合金的超声测温传感器,并在1 600℃高温炉内进行温度与声速的标定实验,最后将铱铑合金超声测温系统应用于模拟航空发动机燃烧室出口气流温度的测量试验中,获得温度-时间曲线,同时将测量结果与热电偶测量数据进行对比分析.结果表明,铱铑超声温度传感器的测量准确度可以达到97%.     

红外辐射温度计专用数字表的研制及评价

日本CHINO公司生产的IR-RST系列标准辐射温度计由于没有设计温度显示装置,无法实时显示温度,针对此类型温度计设计了一款专用的电压测量和温度显示,同时可提供24V直流电压的电测显示仪表。利用高等级的电压源和数字电压表,修正了本专用数字表的误差系数,并考核了稳定性,得到其最大相对误差不超过0.03%。与一款名义波长为0.65 μm的IR-RST辐射温度计配合使用,通过TG HT-9500型高温炉对其组合进行内插分度,实验结果证实分度后校准准确度优于0.03%,1 300 ℃时系统测量结果的扩展不确定度为0.62 ℃。     

改性硝基胍装药快烤响应特性研究

为了研究改性后的硝基胍装药在生产、储存、运输和使用过程中因意外爆燃而产生的响应特性,采用温度采集仪记录了火灾刺激条件下硝基胍的火球温度变化规律,通过压力测试系统测量了反应过程的冲击波压力,使用热辐射测试系统测量了爆炸火球的热通量,通过Baker公式计算了火球的理论热通量。结果表明:第1发快烤点火后108 s样品发生反应,最高温度为894.3 ℃;第2发快烤点火后142 s样品发生反应,最高温度为960.7 ℃;两发快烤反应持续时间均约为2 s,响应等级均为爆燃。分析快烤响应过程中的冲击波、破片、热辐射毁伤效应发现,热辐射是硝基胍遭受火灾刺激的主要毁伤形式。对比两发快烤及不同距离处的热通量发现,测量值与理论值的规律一致。     

光辐射老化试验箱校准系统中光谱辐射计的温度修正

针对光辐射老化试验箱校准系统温度对光谱辐射计响应度的影响,提出了一种多阶泰勒多项式拟合温度修正方法;对校准系统光谱辐射计的温度效应进行修正后,可使光谱辐射计在0~55 ℃的不同温度下光谱响应误差小于2%。     

SiO2@TiO2核壳结构及其在高温下的隔热性能表征（英文）

以SiO2@TiO2核壳结构粒子为新型功能填料,采用旋涂方法制得了高温隔热涂层.TEM照片显示通过溶胶-凝胶法,成功在SiO2核上包覆上厚度为50 nm的TiO2壳层.通过自开发的测试设备表征了填料加入前后涂层在1300~1500℃的隔热性能.结果表明:SiO2@TiO2核壳结构粒子加入后,隔热涂层能将从热源辐射出的热流减少50%,在热源温度达1500℃时涂层试样的表背温度差为260℃.加入SiO2@TiO2核壳粒子的涂层在高温下隔热效果明显,是一种很有前景的高温隔热涂层填料.     

温度对果糖含量近红外光谱检测模型传递的影响

以果糖溶液为研究对象,采用斜率/截距(S/B)算法,通过不同温度的果糖含量检测模型在两台不同厂家的傅里叶变换近红外光谱仪间的传递,讨论了样品温度变化对模型传递的影响.主、从仪器直接建模时,预测集的均方根偏差(RMSEP)均随温度升高呈增大的趋势,但整体变化不显著.直接预测时,预测集的RMSEP均大于0.86,效果不理想;采用S/B算法传递后,预测结果得到改善,主、从仪器相同温度光谱间的传递结果优于不同温度光谱间的传递,15℃、22℃和28℃时相同温度光谱间传递后的RMSEP分别为0.317、0.389和0.416,差异显著.实验结果表明,进行模型传递时,样品温度变化会对模型传递产生较大影响;保证样品温度一致下,选择合适温度有利于取得最佳传递效果.     

基于LabVIEW实现固定发射率辐射温度计校准的温度修正

在辐射温度计检定中,根据规程要求,需要将辐射温度计的发射率设置为1,而在实际校准辐射温度计的过程中发现大量发射率固定且不为1的情况,同样有用户要求校准后给出不同发射率下的辐射温度计修正值,为实现宽波段任意固定发射率辐射温度计在校准过程中的修正值计算,文章使用LabVIEW的两分法迭代实现Plank公式的积分算法,有效提高校准过程的自动化程度,文章用实例说明了两分法与普通步进算法的效率区别,从而高效的实现了任意波段、任意发射率、任意温度点的温度修正值计算。     

基础存在裂缝的风机塔振动测试与分析

风机塔混凝土基础常存在开裂、不均匀沉降现象,严重时会导致塔筒倒塌。相比不均匀沉降,开裂程度特别是非表层的开裂难以直接测量,也难以准确评估其影响。对基础存在裂缝的风机塔开展振动测试与分析:首先选择一座基础出现开裂的风机塔和一座作为参考的同类型同场地的风机塔,同时开展振动测试;然后分析两座风机塔的振动特性;最后通过对比固有频率、振动强度等振动特性,发现相同测试工况下基础出现裂缝的风机塔的振动特性相比作为参考的风机塔,前三阶固有频率值虽然相差不大,但是其第3阶和第1阶的FFT幅值比远大于作为参考的风机塔;其加速度最大值在微风时与作为参考的风机塔相差不大,但是在风力较大或机舱偏航冲击工况下明显大于作为参考的风机塔。测试结果表明:塔筒加速度振动强度对基础裂缝比较敏感,而固有频率值不敏感,但是其高阶的FFT幅值对基础裂缝比较敏感。测试结果可为基于风机塔振动特性的变化快速评估基础裂缝的严重程度及分析此类型故障对风机塔运营安全的影响提供一定的参考。     

雷诺数对涡轮叶片换热影响的研究

雷诺数的改变会引起涡轮叶片边界层等流态的改变,进而对叶片表面的对流换热产生强烈影响.该文首先结合实验数据对影响流热耦合计算精度的若干因素的敏感性进行了分析;然后在此基础上,针对MarkⅡ叶型分析了雷诺数对涡轮叶片表面换热的影响.结果表明:流热耦合计算时相关参数的选择对模拟的精度有明显影响,该文针对MarkⅡ叶型得到的一套参数是合理的,相关结果与实验吻合良好;雷诺数的变化使得边界层等流动状态发生改变,从而导致涡轮叶片表面对流换热状态和温度分布产生明显的差异.     

不同发射率下红外热图像的非稳态温度场测量研究

通过分析红外测温公式,研究物体发射率对红外热图像测温精度的影响,并找出影响物体发射率的因素。根据经典计算方法,发现了物体发射率在红外热图像测温应用中的局限。从红外热图像的角度对发射率的计算进行了建模,基于修正物体发射率得到提高红外热图像对非稳态温度场测量精度的模型。对铸铁、不锈钢进行了3组测温实验,红外热图像直接测量的最大误差分别为2.1℃、1.7℃、2.3℃,而所提出的方法测量的最大误差分别为1.0℃、0.7℃、1.6℃。通过对比分析3组测量结果数据验证了测量方法的可行性。