一、一种具有发展前景的涡轮叶片材料（论文文献综述）
谢华生,刘时兵,赵军,张志勇,包春玲[1]（2022）在《TiAl合金精密成形技术发展现状及展望》文中提出TiAl合金是一种优异的轻质耐高温结构材料,在航空、航天、汽车、兵器等热端部件制造领域具有广阔的应用和发展前景,但其较低的室温塑性、韧性和较差的冷/热加工性能,限制了其工程化的进程。为挖掘TiAl合金的应用潜力,国内外研究机构和企业从材料设计、组织性能调控到成形工艺等方面开展了卓有成效的研究。总结了近年来国内外在TiAl合金精密成形领域的研究进展,包括精密铸造、铸锭冶金、粉末冶金和增材制造技术,目前,TiAl合金精密铸造叶片和热加工叶片已成功应用到航空发动机上,粉末冶金成形和增材制造技术在复杂构件成形和板材成形上体现出独特优势,但仍需在低成本化和工艺稳定性上进一步提升。
吴金昕[2]（2021）在《井下发电机涡轮及其支撑结构的优化与仿真分析》文中指出井下发电机是一种利用泥浆流动能量进行循环发电的仪器,广泛应用于MWD/LWD系统中。井下发电机的涡轮在工作中受泥浆冲击产生旋转,其支撑轴承的使用情况直接决定井下发电机能否正常工作。目前主流产品的涡轮支撑轴承与泥浆直接接触,润滑条件差、易磨损,限制井下发电机寿命。本文针对上述问题,在现有井下发电机结构基础上进行了改进,以延长支撑轴承寿命为切入点研究了一种新型涡轮支撑结构,并对导液轮及涡轮叶型参数进行优选,主要研究内容为:（1）调研国内外井下发电机技术现状,发展趋势以高功率、长寿命、结构紧凑为主,并明确以提高涡轮支撑轴承使用寿命为核心研究思路;（2）依据其工作原理及主流井下发电机结构,提出一种悬臂支撑涡轮的结构。该结构由一根中心轴支撑涡轮旋转,将支撑轴承移至密闭润滑腔内,改善其工作环境,并使用滚动轴承替代滑动轴承。结合井下工况,使用机械密封和旋转动密封圈的组合密封方式,并引入平衡活塞机构,减小密封压力;（3）依据导液轮及涡轮流道内的流体运动理论和泥浆排量的实际使用情况,采用等厚度、等螺距的叶片形式,优选7叶片、4mm叶厚、23°螺旋角为导液轮叶型参数,并在此基础上研究了涡轮在各排量区间的叶型参数组合;（4）依据CFD分析理论,结合井下泥浆流动特性选取合适的数值求解方式,使用Fluent软件对不同涡轮叶型参数组合进行流场数值仿真研究;依据叶片所受轴向力、扭矩等对各排量区间涡轮叶型参数进行优选,并确定上限排量情况下导液轮与涡轮的受力情况;（5）对涡轮支撑结构进行静、动态特性的有限元分析,验证整体结构及材料选择的合理性,当泥浆排量为55L/s时,最大等效应力为345.18MPa;经模态分析确定前6阶振型情况,并结合谐响应分析研究共振问题;经中心轴的瞬态动力学分析后确定涡轮启动过程中瞬态响应,最大等效应力为658.8MPa,远小于材料屈服极限。通过上述研究工作,掌握了井下发电机各零件的设计和建模方法,对导液轮和涡轮叶型参数进行了优选,经三维流场动力学分析、有限元分析验证整体结构的合理性。本文的研究成果对井下发电机研究提供了指导作用。
董爱华[3]（2021）在《重型燃气涡轮高温动叶冷却结构换热机理的数值研究》文中认为重型燃气轮机汇集了人类社会工程技术领域最先进科技成果,其研制水平展现了一个国家的工业生产能力,它在能源的高效、洁净和安全利用中起至关重要的作用。而重燃的高温动叶不仅要承受超过本身制造材料许用温度的高温,而且在运行中始终处于高速转动状态,在较大的离心力、科氏力及其衍生的浮生力的作用下,工作环境在重燃叶片中最为恶劣。因此,高温动叶及其冷却结构的研究乃是重燃通流部件研制中的制高点技术。本文首先为高温动叶的研究作了下述准备工作。在哈工大经过工程考核的S2流面计算软件的基础上,开发了针对重燃多级气冷涡轮的一维设计软件、准三维设计软件和一维热流管网计算软件。针对重燃涡轮内外流动气热耦合一体化设计和数值模拟,采用具有试验数据的Mark II型叶片和带有多排气膜孔的C3X叶片作为计算模型,验证了本文采用的数值方法。应用一维和准三维设计软件消化和吸收了9FA的先进设计经验,自主设计了F级中低热值燃料重燃涡轮的通流部分,并与9FA的通流特性作了对比。结果表明,两者三级涡轮各级承担的焓降均为逐级降低的,第二级降低的梯度较小,这样分配涡轮通流部分的焓降,既能提高上游级的承载能力,又能减少通流部分的余速损失。由于中低热值涡轮在通流设计中,采用了子午收敛和可控涡相结合的设计方法,叶栅轴向间隙中沿叶高的气动参数分布比较均匀,上游叶栅为下游叶栅提供了良好的进口流场,同时也降低了径向掺混损失。但是,由于中低热值涡轮初温较低,冷气流量较大,通流效率比9FA涡轮低1.0%。此外,使用一维热流管网计算软件,快速预测了MarkⅡ叶栅原型圆管内冷通道改型为突扩突缩“竹节”通道以及高温动叶高速旋转对内部冷却的影响,发现加强内部冷却壁面对冷气的扰动会强化冷气与叶片壁面的换热效应,这为高温动叶内部冷却结构的改型设计打下了理论基础。以9FA涡轮动叶为母型,在缺乏原始几何数据的条件下,经过反复理论推敲和气热耦合数值模拟,探索9FA涡轮的先进设计经验,基于我国燃料供应特点,设计出高温动叶和其内部冷却结构的初始方案。此后借助气热耦合数值模拟,获取初始方案的流动特性和换热特性,理论分析该方案的可行性以及存在的问题。接着进行了三次改型设计,获得高温动叶的原型方案。在改型设计中主要调整了冷却通道拐角形式、挡板冲击孔尺寸、尾缘出流通道宽度、补气孔位置及角度等。对原型方案的数值分析表明,叶片的流动和换热特性良好,基本达到了预期的设计目标。最后,对原型方案作了进一步改型设计:改进冷却腔内的扰流肋形式,采用60°V型肋;在冷却通道Ⅵ、Ⅶ之间沿叶高增设三处贯通缝结构。对其进行数值计算,结果显示:叶片外表面温度有所下降,局部换热强化效果较好;冷气入口参数更趋合理;冷气质量流量增大,展向分布更为均匀;气膜喷射及覆盖能力增强。显然,预期的冷气流场改善与冷却效果得到了部分实现,改型叶片,即最终得到的冷却结构对于工程应用具有重要的参考价值。为了尽量降低叶片金属表面的温度,延长叶片的使用寿命,数值研究了在叶片表面涂覆热障涂层对叶片换热性能的影响。与无涂层的高温动叶相比较,有涂层叶片表面与气膜之间的温差减小,因而降低了通过叶片的热流密度,这导致叶片金属表面的温度分布更加均匀。除特殊的叶顶区之外,有涂层的叶片金属表面比无涂层的叶片表面温度低80K。一般内部冷却结构中都设置补气孔,本文在相同冷气流量的条件下,通过比较有无补气孔内部冷却结构的流动和换热性能,来认识补气孔的作用。对有无补气孔的高温动叶内部冷却结构的气热耦合数值模拟结果显示,无补气孔时,冷却效果明显高于有补气孔的内冷结构,可是由于冷气在内冷结构中的流程长而曲折,流阻大幅增高,需求的冷气进口压力已远超压气机供气的最高压力,因此无补气孔的内冷结构没有工程应用价值。而具有补气孔的内冷结构与无补气孔的比较,冷却效率较低,叶表温度和温度梯度较高,然而在叶表温度及其梯度不超标的情况下,要求的冷气进口压力在压气机的供气压力范围内。内冷结构后腔有无补气孔不仅叶表温度分布相当,而且冷气进口压力也几乎没有差别,后腔补气孔可以取消。鉴于高温动叶冷却效应实验研究存在困难,本文应用气热耦合计算方法进一步研究了高速旋转对冷却系统的影响,计算结果表明,冷气的湍流度显着升高,流阻与换热能力加强,叶表温度在静止状态达到设计要求,在旋转状态下也一定符合设计要求。数值结果证明了对于燃气涡轮高温动叶冷却结构,以静态试验替代动态试验的可行性。在亚声速风洞上,完成了F级中低热值燃料重燃涡轮高温动叶叶型的气动特性吹风试验。试验结果证明,高温动叶的叶型损失随冲角的变化曲线比较平坦,说明F级中低热值燃料重燃涡轮高温动叶选择的叶型具有良好的变冲角特性。
陈龙[4]（2021）在《飞秒激光在ITO膜和玻璃材料表面诱导周期纳米结构与涡轮叶片气膜孔的高精度激光加工》文中研究指明飞秒激光具有超快、超强的特点。飞秒激光烧蚀固体材料显示出了热效应小、加工精度高、没有明显材料选择性等优势,目前飞秒激光加工已广泛应用于航空航天、微电子、生物医疗等领域。随着激光能流密度的提高,激光焦斑上依次出现退火（或相变）、诱导周期纳米结构、加工微孔等过程。本文针对飞秒激光诱导周期表面结构（laser-induced periodic surface structures,LIPSS）与涡轮叶片气膜孔的超快激光加工两方面开展了系统研究。搭建了飞秒激光直写系统、双柱透镜干涉系统,研究了在镀氧化铟锡（indium tin oxide,ITO）薄膜的玻璃表面、玻璃表面制备周期结构,以及结构色、双折射效应等应用。建立了飞秒/纳秒复合精密加工系统,研究了涡轮叶片气膜孔高质量加工的相关关键问题。取得了如下主要研究成果:1.利用飞秒激光（1030 nm,250 fs,1 m J,1 k Hz）通过单柱透镜汇聚,在ITO薄膜上高效制备了规则的低空间频率LIPSS（low spatial frequency LIPSS,LSFL）。当脉冲累积数较少时材料的吸收率低,ITO薄膜主要表现为介质特性,表面出现平行于激光偏振的短条纹,主要是由散射光与入射光干涉引起的激光能量非均匀吸收导致的。当累积脉冲数较多时,材料的吸收率提高了2倍。材料对激光的高吸收导致瞬态金属化,主要表现为等离子体特性。表面等离激元的激发诱导了垂直于激光偏振的规则的LSFL。柱透镜的使用不仅可以提高加工效率,还可以提高LSFL的规则性。在ITO薄膜表面上产生的规则LSFL显示出了鲜艳、明亮的结构色。同时ITO薄膜表面上纳米结构的产生可以调节其光电特性,如增加红外波段的透射率,平行于LSFL方向的高电导率等。这种规则的LSFL及制备方法对制备具有较低损耗的液晶光子器件、形成具有定向电导取向层等方面具有巨大的应用潜力。利用单柱透镜聚焦飞秒激光（1030 nm,250 fs,1 m J,1 k Hz）在镀ITO膜玻璃表面,通过能量转移高效率地制备了大面积规则的LSFL。与直接在玻璃表面加工相比,在镀膜玻璃上所使用的激光能流密度只有裸玻璃的五分之一,这大大降低了激光烧蚀剩余热效应,得到的LSFL更直、更规则。研究了激光能流密度和扫描速度对所获得的LSFL的周期性和规则性的影响。当飞秒激光能流密度为1.09 J/cm2,扫描速度为3 mm/s时,在玻璃表面获得了周期为930 nm的大面积规则的LSFL。本文提供了一种可以在玻璃表面上高效率制备规则纳米光栅的方法。2.通过单柱透镜聚焦飞秒激光（800 nm,50 fs,1 k Hz）,在镀ITO膜玻璃表面上高效率地产生了具有双折射效应的高空间频率LIPSS（high spatial frequency LIPSS,HSFL）。所使用的镀膜玻璃上的激光能流密度仅为裸玻璃上的十分之一,这大大降低了烧蚀剩余热效应,并增加了具有纳米结构的表面层的厚度。使用柱透镜单次扫线可制备4 mm宽的HSFL,加工效率是使用圆形透镜的100倍。使用该方法高效地产生了周期为100 nm、具有双折射效应的HSFL,延迟量高达44nm,是裸露玻璃的8倍。剖开镀ITO膜玻璃和裸玻璃观察具有LIPSS的截面,发现镀ITO膜玻璃的LIPSS层为1.6μm厚,而在裸玻璃上则观测不到LIPSS层。这是导致镀ITO膜玻璃的双折射效应高的主要原因。通过能谱仪（energy dispersive spectrometer,EDS）测定截面上不同穿透深度的铟离子含量。结果表明,铟离子在激光烧蚀过程中会穿透玻璃,强烈吸收后续的激光脉冲能量激发纳米等离子体。由于不均匀的局部场增强,纳米等离子体生长成垂直于激光偏振的纳米平面,形成LIPSS层。3.提出了通过两个柱透镜实现飞秒激光束（800 nm,50 fs,1 k Hz）的聚焦和干涉,在熔融石英表面高效率地制造出两种类型的规则、平直的大面积LIPSS:类纳米光栅结构和间隔式纳米结构。该方法具有以下优点:（1）不均匀性和低效率是限制激光诱导LIPSS应用的两个重要因素,尤其是在玻璃等高损伤阈值的介质材料表面。本文中提出的柱透镜双光束干涉法,可以有效地制备出大面积规则且均匀的低空间频率LIPSS。（2）柱透镜的线聚焦方式可以极大的提高加工效率和LIPSS的规则性。单次扫线可制备出4 mm宽的纳米周期结构。（3）将熔融石英安装在x-y-z-θ四轴电控移动台上,制造出了具有不同方向的类光栅周期结构的花瓣,以及光栅沿半径方向和垂直半径方向两种类型的花朵。与间隔式的纳米结构相比,类纳米光栅结构的颜色更加纯净、明亮。4.基于飞秒激光加工精度高、热效应小、无材料选择性的特点,结合纳秒激光功率高、重复频率高、稳定性好、加工速度快的特点,设计并搭建了400 nm飞秒/532 nm纳秒复合精密加工系统,研究了涡轮机叶片气膜孔的高精度、高速度的复合激光加工的相关关键问题。研究了镍基合金平板和带热障涂层镍基合金平板上圆形通孔、异型孔的激光加工,掌握了激光加工的工艺参数对气膜孔质量的影响规律,实现了气膜孔（包含圆孔、异型孔）的高深径比（>15:1）、高精度加工。发展了叶片夹装与气膜孔定位、后壁防护、气膜孔空间方位角误差测量方法等,在不锈钢涡轮叶片上实现了气膜孔的高精度激光加工。CT检测结果表明,孔内壁没有明显裂纹,孔径误差小于±30μm。
黎明河[5]（2020）在《磨料水射流加工整体式涡轮叶盘的研究》文中认为整体式涡轮叶盘是航空发动机最为核心的零件。而整体叶盘由一些具有不规则自由曲面形状的叶片周期性排列而成,其叶片型面的设计和制造水平在很大的程度上决定了发动机的性能。因此关于叶片的加工是生产制造中的难点和重点所在,其中在整体叶盘的通道粗加工中材料的去除量占有整个叶盘完整加工过程中的大部分材料去除量。因此,采用一个高效率和高成形质量的粗加工方法在整个涡轮叶盘的加工过程中至关重要。本课题采用具有对加工材料无选择性,无热响应对材料性能无物化影响的新型射流加工方法——磨料水射流,研究以该工艺对整体式涡轮叶盘的粗加工方法。本文首先针对整体式涡轮叶盘叶片的自由曲面,进行了关于其曲面特征的几何特点进行了分析。并建立了其近似的几何模型,通过该模型利用微分几何的相关知识结合计算机图形学的方法。分析了叶片曲面的几何特征,基于该特征,提出了加工整体式涡轮叶盘叶片曲面的数学几何判据,并利用该判据针对叶片曲面进行了分析,提出了适用于磨料水射流加工特点的两种叶片曲面加工策略。即以切向加工为主的凸面曲线切向加工以及以控制材料去除率为主的铣削加工策略。并以此来对模型进行了改进,改进后的模型其曲面的性质要更适合于磨料水射流的加工特点。在之后对典型的叶背（凸）曲面形式进行了分类,并总结出不同曲面特点时的磨料水射流切线切割加工的限制和路径生成方法,并对此进行了相关的仿真及实验研究。发现影响射流切线加工凸面的加工效果的因素:既存在自身模型的曲面特征的影响,也有射流加工的自身缺陷的影响。并针对此结论对该模型进行了进一步的针对磨料水射流加工特点的工艺化改进。为进一步对涡轮叶片的叶盆曲面进行加工,本文通过研究磨料水射流加工材料的冲蚀去除机理,采用有限元仿真及量纲分析的方法。通过对不同的钢材材料建立了具有不同本构的有限元模型,并进行了相关的仿真。研究了磨料水射流去除塑性金属材料的高速微观响应,并针对上述仿真的内容设计了相关的单因素及正交实验,对不同的材料进行了相关的材料去除率实验研究。通过量纲分析法分析该实验结果,建立了相关的材料去除率的经验模型。以此为依据提出磨料水射流定去除量的加工方式并对此进行了仿真分析。最后对整体式涡轮叶盘的磨料水射流加工轨迹的生成进行了相关的研究。初步确定了磨料水射流粗加工过程中的确定刀轴方向的原则。并以此对优化后的模型叶间通道的约束进行了防干涉计算,并分析所需的加工运动形式,最后对粗加工过程进行了仿真验证。生成了相应的整体式涡轮叶盘的磨料水射流粗加工路径。
曹凯强[6]（2020）在《大面积规则亚波长周期条纹与涡轮叶片气膜孔的精密激光加工》文中认为飞秒激光具有超快、超强的特性,在微纳加工制造中展现出了高质量、高精度的优势。当飞秒激光的能流密度远高于烧蚀阈值时,焦点区域的材料被迅速激发形成等离子体喷发、相爆炸等剧烈烧蚀效应;当激光能流密度在烧蚀阈值附近时,激光在材料表面激发等离子体与表面等离激元,诱导表面周期纳米结构。针对飞秒激光与材料相互作用的这两类问题,本文分别以高效率制备规则的大面积周期条纹结构和航空涡轮叶片冷却气膜孔为研究对象开展了工作,提出并搭建了飞秒激光双柱面透镜干涉系统及飞秒/纳秒复合加工系统。取得了如下创新研究成果:1.提出了相干共振增强的表面等离激元诱导大面积规则亚波长周期条纹的思想。通过两个柱面透镜实现飞秒激光的汇聚和干涉,在硅表面实现高质量大面积亚波长纳米光栅的制备。详细介绍了两束飞秒激光干涉结合柱透镜汇聚的扫描方式,以及在硅材料表面进行直写而制备大面积规则且均匀的纳米光栅的方法。该方法具有以下四个优势:（1）不均匀性和低效率是阻碍激光诱导周期性表面结构广泛应用的两个重要因素。这项研究提出了一种相干共振增强（Coherent Resonance-enhanced,CRE）的表面等离激元（Surface Plasmon Polariton,SPP）的方法,有效地制备出大面积规则且均匀的亚波长纳米光栅（Regular and Uniform Subwavelength Nanogratings,RUSNGs）结构,很好地克服了这两个问题。（2）为了激发相干共振增强的表面等离激元（CRE SPP）,将干涉周期调整为SPP波长的整数倍。CRE SPP改善并极大地约束了周期条纹的生长,同时规避了光场干涉引起的不均匀性,以及由先前的脉冲烧蚀产生的颗粒而引起的不规则扰动。（3）柱面透镜的线聚焦大大提高了加工效率。通过单次扫线制备了5毫米宽的RUSNGs结构。（4）将单晶硅片安装在x-y-z-θ4轴平移台上,制造出了不同方向RUSNGs的跨尺度图案。与间隔式的纳米光栅和单光束激光诱导的周期纳米光栅相比,RUSNGs的结构颜色更加纯净、明亮。2.控制双光束干涉下激光的能流密度,使得激光与硅表面的相互作用从“强烧蚀”变为一种“弱烧蚀”,提出了一种硅表面制备具有商业光栅质量的大面积亚波长周期条纹的新方案。相干共振增强表面等离激元通过弱烧蚀有效地制备出均匀且平直的亚波长周期纳米光栅结构,避免了大量的颗粒的喷出,大大减小了亚波长周期纳米光栅的粗糙度,降低了光栅的衍射杂散光。以2.0mm/s的扫线速度、1.55 mm的扫线间距在直径为80 mm的圆硅片上,制备了具有商用光栅质量的亚波长周期纳米光栅结构。与单束激光诱导的非晶相-晶相交替条纹相比,加工效率提高了2-3个数量级。亚波长周期纳米光栅的衍射分辨率与商用光栅接近。3.综合利用飞秒激光高精度、高质量加工、纳秒激光高效率加工的优势,设计并搭建了400 nm飞秒激光/532 nm纳秒激光加工涡轮叶片气膜孔的实验系统。采用自主设计、定制的光学镜片解决了双波长同时传输过程中能量损耗过多的难题;设计搭建了复合光路传输模组及光路切换模块,解决了双波长共路传输的技术问题;自主创新设计完成了双CCD激光焦点监控系统,解决了双波长的定焦、共点问题。研究了不锈钢平板和带热障涂层平板上圆形通孔、异形孔的激光加工,掌握了激光加工的工艺参数对气膜孔质量的影响规律,实现了高深径比（>15:1）、高精度气膜孔的激光加工。发展了叶片夹装、定位、姿态调整、在线气膜孔多维检测等技术,在不锈钢涡轮叶片上实现了气膜孔的高精度激光加工。CT检测结果表明,孔内壁没有明显裂纹,孔径误差-34+10μm。
郝梦飞[7]（2020）在《基于临界面-能量法的榫连结构低周多轴疲劳寿命预测》文中进行了进一步梳理作为航空发动机的主承力部件之一,高压涡轮盘由于工作环境恶劣而被列为航空发动机的第一关键部件,在提升发动机整体性能的同时,须对其关键零部件的结构完整性给予充分的重视。榫连结构作为航空发动机的关键零部件以及涡轮盘与叶片的主要连接形式,在运转时承受着复杂的循环热载荷和机械载荷的耦合作用,通常是发动机结构中故障失效频发的关键区域,其中低周疲劳失效是其最主要的失效模式。因此,针对榫连结构在低周疲劳失效模式下的疲劳寿命分析对于保障涡轮盘与叶片安全运转具有重要意义。本学位论文以某航空发动机涡轮叶盘榫连结构为研究对象,开展了如下研究:（1）基于冯·米塞斯准则合成的等效应变的多轴疲劳疲劳寿命预测基于冯·米塞斯准则合成的等效应变,提出了新的多轴疲劳临界平面-损伤参量。对不同加载路径下轮盘合金GH4169等3种材料的薄壁圆环光滑试样的实验数据进行疲劳寿命预测,并结合4种常用的多轴临界面疲劳寿命预测模型,验证了所提出模型的疲劳寿命预测精度。（2）基于临界平面-等效应变能的多轴疲劳寿命预测基于等效应力寿命曲线的研究,对冯·米塞斯等效应力进行了修正。同时,为考虑等效应变的影响,耦合能量和临界平面法提出了新的多轴疲劳寿命预测模型,结合不同加载路径下轮盘合金GH4169等3种材料的管状光滑试样的试验数据和FS模型等4种常用的临界平面寿命预测模型,对新模型的适用性和预测精度作了验证。（3）基于临界平面-能量模型的涡轮叶盘疲劳寿命预测对某高压涡轮叶盘在典型工况进行有限元分析,得到涡轮盘在慢车等三种转速循环加载下的应力和应变仿真结果,通过提取在这三种工况下涡轮盘考核部位的应力和应变仿真信息,并结合提出的临界平面-能量多轴疲劳寿命模型对其进行寿命预测。
杨光[8]（2020）在《微细热电偶涂层对气膜冷却叶片测温精度影响研究》文中研究说明微细热电偶测温技术作为工业领域常用的温度测试方法,其技术成熟度、测温范围以及测温精度满足工程需要。以往通常采用试验手段获取涡轮叶片表面温度分布,成本高且不便于进行变量控制。随着仿真计算精度的逐步提高,其成本低、可获得全叶片表面温度分布、便于控制不同变量进行机理性质研究等优势,使其在工程方面具有重要的应用价值。本文以涡轮导向叶片为研究对象,采用仿真和实验的手段,研究微细热电偶技术引入的局部规则涂层对涡轮导向叶片简化模型测温精度的影响情况,主要研究内容如下:1.开展了局部规则涂层对气膜冷却平板测温精度影响的研究。对三组工况下有/无局部规则涂层的气膜冷却平板开展温度分布试验,对比分析得到带涂层气膜冷却平板测温精度高于98.58%,且沿着气膜孔下游方向的测温精度逐步提高。2.以径向内冷涡轮导向叶片为研究对象,基于SSTγ-Reθ转捩模型研究局部规则涂层的喷涂位置对径向内冷涡轮导向叶片测温精度的影响情况。通过分析得到叶片表面的流动、传热特性以及最佳测温区域。3.以带弯扭的气膜冷却叶片为研究对象,基于SSTγ-Reθ转捩模型研究局部规则涂层的喷涂位置对气膜冷却叶片测温精度的影响情况。通过分析得到叶片表面的流动、传热特性以及最佳测点位置。本文基于实验与仿真方法,研究了微细热电偶涂层对气膜冷却涡轮导向叶片测温精度的影响情况,为微细热电偶测温技术在工程中的应用提供了重要的参考依据。
程昆林[9]（2020）在《基于冷源梯级利用的高超声速飞行器联合发电系统性能研究》文中提出高超声速飞行器是下一代的可用于快速侦查、远程打击与空间运输的航空/航天器。为了实现推进剂供给、雷达侦测、飞行控制以及激光武器发射,高超声速飞行器需要大功率的电能供应,但常规的机载供电技术却由于种种限制而难以满足要求。针对高超声速飞行器巨大的电能需求与有限的冷源,本文发展了基于冷源梯级利用的联合发电系统方案。为了评估联合发电系统性能,预测系统的工作包线与性能边界,本文开展了如下研究:针对开式发电系统在高超声速飞行器上存在的不足,提出了利用闭式发电系统进行大功率热电转换的概念。通过对比分析认为闭式发电系统更适合应用于加速型高超声速飞行器,其能够在整个飞行包线提供更强的发电能力,但也面临有限冷源的问题,体现在冷源种类少、吸热能力不佳并且可用流量小。有限冷源下燃料流量、有效焓差、系统热效率共同决定闭式系统的功率。开展了有限冷源下闭式布雷顿循环的性能分析,对比不同冷源工质对闭式布雷顿循环性能的影响。结果表明,低温燃料作为闭式循环的冷源更具优势,而常温的碳氢燃料作为冷源时必须进行功率优化。在燃料冷量和系统热效率的共同作用下,对于发电功率存在最佳的冷源温差,并且简单回热构型比再压缩构型在系统组成和功率输出（219.6 k J/kg vs.192.5 k J/kg）上更具优势,但闭式布雷顿循环对冷源的利用程度较低。以半导体温差发电技术作为有限冷源下闭式循环发电系统的性能提升手段,发展了考虑冷热源流动方向温度变化的多级半导体温差发电器建模方法,分析了主要的性能影响因素并对级数进行了优化。结果表明,几何系数和加热通道入口温度对系统性能影响显着。相比于单级半导体温差发电器,多级结构在功率密度和热电转换率最高能够实现79.1%和96.5%的提升,且综合考虑发电性能和结构制造难度,级数为3或4最佳。此外,提出了利用液态金属作为第三流体进行闭式发电系统热能供给及发动机壁面冷却的概念,并与基于再生冷却的燃料热能供给模块进行了对比。结果表明,前者能够在保证壁面热防护的前提下获得更佳的热供给能力。以冷源梯级利用为指导思想,提出了闭式布雷顿循环-半导体温差联合发电系统方案并开展了性能评估。结果显示,引入半导体温差发电器能够有效提高有限冷源下闭式发电系统的功率,相比于单一闭式布雷顿循环,不考虑加热过程限制时功率提升百分比最高可达53.6%,与发动机耦合后为33.4%。本文为解决高超声速飞行器大功率供电问题提供了新的技术途径,为下一步开展详细论证与工程实践奠定了基础。
王赛[10]（2019）在《陶瓷基复合材料涡轮转子叶片的宏细观结构设计》文中提出陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites,简称CMCs）具有轻质、吸振、耐高温等特点,是发展高性能航空发动机的关键材料。在航空发动机的涡轮叶片上应用CMCs将显着提升航空发动机的性能。但是CMCs也具有硬度高、脆性大,加工难度大且非均质性显着的特性。目前几乎没有关于CMCs涡轮转子叶片结构设计的公开报道。如何设计叶片的宏观与细观结构,已成为制约CMCs涡轮叶片研制的关键技术瓶颈。本文针对上述问题开展研究工作。首先分析了某型发动机的金属涡轮转子叶片在室温典型转速下的应力分布,作为CMCs涡轮叶片应力分析的参照。然后结合CMCs的材料特性,设计出了CMCs涡轮转子叶片的宏观主体模型。并在此基础上进行铺层设计,最终实现了CMCs涡轮转子叶片的细观结构设计及建模。最后采用有限元法计算了室温典型转速下的CMCs涡轮转子叶片的应力分布。结果表明,基于叶身几何中面铺层设计的CMCs涡轮转子叶片的应力分布更为合理。此种情况下,它沿经纱方向的的最大拉伸应力为101MPa,低于其拉伸强度336MPa。与其配套的金属涡轮盘的最大Mises等效应力为136MPa,远低于其屈服强度1220MPa。表明本文设计的CMCs涡轮转子叶片能够满足室温下的静强度要求。本文还得到了与CMCs涡轮叶片结构设计相关的一些结论,包括:（1）叶身与榫头中面扭转不可过于剧烈以免SiC纤维在成型过程中因为过度弯曲而断裂;（2）采用铺层形式的预制体可以满足强度要求;（3）插片法形成的燕尾形榫头和缝合工艺制备的下缘板在室温离心力载荷下能够满足强度要求。
二、一种具有发展前景的涡轮叶片材料（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一种具有发展前景的涡轮叶片材料（论文提纲范文）
（1）TiAl合金精密成形技术发展现状及展望（论文提纲范文）
| 1 Ti Al合金精密铸造技术 |
| 2 Ti Al合金铸锭冶金成形技术 |
| 3 Ti Al合金粉末冶金成形技术 |
| 4 增材制造 |
| 5 总结与展望 |
（2）井下发电机涡轮及其支撑结构的优化与仿真分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 目前存在的主要问题 |
| 1.4 论文的主要内容和研究方法 |
| 1.5 论文框架结构 |
| 2 井下发电机结构优化 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 井下发电机原理及优化方案 |
| 2.2.1 井下发电机原理 |
| 2.2.2 井下发电机优化方案 |
| 2.3 发电机部分的基本参数 |
| 2.4 导液轮叶型参数的优选 |
| 2.4.1 轴流泵涡轮的几何特征 |
| 2.4.2 导液轮叶型优选 |
| 2.5 涡轮叶型参数的研究 |
| 2.6 支撑结构设计 |
| 2.6.1 中心轴设计 |
| 2.6.2 轴承选用 |
| 2.6.3 平衡活塞 |
| 2.6.4 密封的选用 |
| 2.6.5 支撑结构图 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 导液轮及涡轮的数值模拟研究 |
| 3.1 研究方案 |
| 3.2 导液轮及涡轮流场模型的建立及网格划分 |
| 3.2.1 导液轮及涡轮流场模型的建立 |
| 3.2.2 流场网格划分 |
| 3.3 泥浆特性及求解方法 |
| 3.3.1 井下泥浆的特性 |
| 3.3.2 数值模拟模型及算法 |
| 3.3.3 软件设置及求解 |
| 3.4 仿真结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 井下发电机支撑结构的有限元分析 |
| 4.1 有限元分析简介及ANSYS简介 |
| 4.2 静力学分析 |
| 4.2.1 支撑体与导液轮装配体的静力学分析 |
| 4.2.2 中心轴与涡轮装配体的静力学分析 |
| 4.3 动态特性分析 |
| 4.3.1 支撑体和导液轮装配体模态分析 |
| 4.3.2 中心轴和涡轮装配体模态分析 |
| 4.3.3 支撑体和导液轮装配体的谐响应分析 |
| 4.3.4 中心轴与涡轮装配体谐响应分析 |
| 4.3.5 瞬态动力学分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
（3）重型燃气涡轮高温动叶冷却结构换热机理的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内研究现状 |
| 1.2.1 气膜冷却研究 |
| 1.2.2 内部冷却结构研究 |
| 1.2.3 端壁冷却研究 |
| 1.2.4 热障涂层应用研究 |
| 1.2.5 耦合计算及优化设计研究 |
| 1.3 国外研究现状 |
| 1.3.1 壁面集成冷却方向 |
| 1.3.2 高效低损失冷却方向 |
| 1.3.3 复合冷却新技术方向 |
| 1.3.4 多学科优化设计冷却系统方向 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 气动设计及冷却管网设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 一维流设计平台 |
| 2.2.1 气冷涡轮一维流动计算模型 |
| 2.2.2 9FA重燃涡轮一维流动计算结果 |
| 2.2.3 中低热值重燃涡轮一维流动计算结果 |
| 2.3 准三维设计平台及计算结果讨论 |
| 2.3.1 计算原理 |
| 2.3.2 总体参数比较 |
| 2.3.3 子午流线及各级反力度 |
| 2.3.4 叶栅间参数分布 |
| 2.4 一维热流管网计算 |
| 2.4.1 管网算法原理 |
| 2.4.2 建模方法 |
| 2.4.3 算法验证 |
| 2.4.4 计算结果讨论 |
| 2.5 动叶转动对冷却效应的影响 |
| 2.5.1 冷却结构分析 |
| 2.5.2 构建计算模型 |
| 2.5.3 建立边界条件 |
| 2.5.4 计算结果讨论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 涡轮高温叶片气热耦合数值模拟方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数值计算方法 |
| 3.2.1 控制方程 |
| 3.2.2 求解方法 |
| 3.2.3 湍流模型 |
| 3.2.4 转捩模型 |
| 3.3 带内部冷却结构叶片的气热耦合验证 |
| 3.3.1 计算模型和边界条件 |
| 3.3.2 计算结果和实验结果的对比 |
| 3.4 带多排气膜孔叶片气热耦合数值模拟 |
| 3.4.1 计算模型和边界条件 |
| 3.4.2 计算结果和实验结果对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 高温动叶冷却结构改型设计研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 几何特点分析 |
| 4.3 分区计算网格 |
| 4.4 初始与改进方案的数值模拟与讨论 |
| 4.4.1 初始方案 |
| 4.4.2 第一、二次改进方案 |
| 4.4.3 第三次改进方案 |
| 4.5 高温动叶冷却结构数值分析与进一步改进 |
| 4.5.1 引言 |
| 4.5.2 原型计算结果分析 |
| 4.5.3 改型计算结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 热障涂层、补气孔和旋转对冷却效应的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 热障涂层对冷却效应的影响 |
| 5.2.1 计算模型和计算方法 |
| 5.2.2 计算结果及讨论 |
| 5.3 补气孔对冷气流动和换热特性的影响 |
| 5.3.1 计算模型和计算方法 |
| 5.3.2 计算结果及讨论 |
| 5.4 旋转对动叶冷气流动与换热特性的影响 |
| 5.4.1 计算模型和边界条件 |
| 5.4.2 计算结果及讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 高温动叶叶型气动特性的试验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验装置 |
| 6.3 测量方法 |
| 6.3.1 测针结构特点 |
| 6.3.2 测针测量原理 |
| 6.3.3 校准风洞 |
| 6.3.4 校准曲线 |
| 6.4 试验模型 |
| 6.5 试验结果及讨论 |
| 6.5.1 型面静压系数分布 |
| 6.5.2 出口气流角 |
| 6.5.3 总压损失系数 |
| 6.5.4 气动特性参数汇总 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）飞秒激光在ITO膜和玻璃材料表面诱导周期纳米结构与涡轮叶片气膜孔的高精度激光加工（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超快激光的发展历程 |
| 1.3 超快光微纳加工 |
| 1.3.1 超快激光与物质相互作用 |
| 1.3.2 超快激光加工的典型实验装置 |
| 1.3.3 超快激光烧蚀的基本过程 |
| 1.3.4 加工参数的影响 |
| 1.3.5 几种常见的加工技术 |
| 1.3.6 各种材料的微加工 |
| 1.3.7 纳米加工 |
| 1.4 飞秒激光诱导周期表面纳米结构 |
| 1.4.1 飞秒激光诱导周期表面纳米结构简介 |
| 1.4.2 飞秒激光诱导周期条纹机制 |
| 1.4.3 金属表面的周期条纹结构 |
| 1.4.4 半导体表面的周期条纹结构 |
| 1.4.5 熔融石英等透明材料表面的周期结构 |
| 1.4.6 镀膜玻璃等材料表面的周期结构及其结构转移 |
| 1.4.7 利用飞秒激光多光束干涉在材料表面制备复合微纳周期结构 |
| 1.5 飞秒激光诱导周期条纹的应用 |
| 1.5.1 结构色 |
| 1.5.2 润湿性能 |
| 1.5.3 透明材料的双折射效应 |
| 1.6 本论文主要内容 |
| 第2章 利用飞秒激光通过柱透镜在氧化铟锡薄膜上和镀氧化铟锡的玻璃上制备大面积规则的低空间频率周期表面结构 |
| 2.1 利用飞秒激光通过柱透镜在氧化铟锡薄膜上制备大面积规则的低空间频率周期表面结构 |
| 2.1.1 引言 |
| 2.1.2 实验装置 |
| 2.1.2.1 实验装置示意图 |
| 2.1.2.2 飞秒激光照射ITO膜的反射率、透射率和吸收率的实验测量装置 |
| 2.1.2.3 光学特性表征装置 |
| 2.1.3 飞秒激光在ITO膜上诱导规则LSFL的机制与影响因素 |
| 2.1.3.1 LSFL在 ITO膜上的形成过程 |
| 2.1.3.2 不同扫描速度下LSFL的特性 |
| 2.1.3.3 不同能流密度条件下LSFL的特性 |
| 2.1.4 使用柱透镜在ITO膜上高效地加工规则的LSFL及其应用 |
| 2.1.4.1 使用柱透镜在ITO膜上高效地加工规则的LSFL |
| 2.1.4.2 应用展示 |
| 2.1.5 小结 |
| 2.2 利用飞秒激光通过柱透镜在镀氧化铟锡的玻璃上制备大面积规则的低空间频率周期表面结构 |
| 2.2.1 引言 |
| 2.2.2 实验 |
| 2.2.3 实验结果与讨论 |
| 2.2.3.1 在ITO膜上和基体玻璃表面形成LSFL |
| 2.2.3.2 利用柱透镜在镀ITO膜玻璃表面高效率加工规则的LSFL |
| 2.2.4 小结 |
| 第3章 低能流密度飞秒激光在镀氧化铟锡的玻璃上制备大面积具有双折射效应的高空间频率周期结构 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验与理论模型 |
| 3.2.1 实验部分介绍 |
| 3.2.1.1 实验装置 |
| 3.2.1.2 双折射效应的测量系统 |
| 3.2.2 纳米光栅的双折射理论模型 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 在ITO膜上和基体玻璃表面制备LIPSS |
| 3.3.2 使用柱透镜在镀ITO膜玻璃上高效地制造规则的LIPSS |
| 3.3.3 不同激光能流密度和扫描速度下的双折射效应 |
| 3.3.4 LIPSS层的形成和双折射效应的讨论 |
| 3.3.5 应用:光衰减器 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 利用飞秒激光双光束干涉通过柱透镜在熔融石英表面制备大面积、规则的周期结构 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验与理论模型 |
| 4.2.1 实验部分介绍 |
| 4.2.1.1 双柱透镜飞秒激光干涉加工周期条纹的实验装置 |
| 4.2.1.2 光学特性表征装置 |
| 4.2.2 理论模型:熔融石英表面纳米结构与数值模拟方法介绍 |
| 4.3 实验结果和讨论 |
| 4.3.1 在熔融石英上用单束激光和双光束干涉制备的LIPSS |
| 4.3.2 具有微纳米结构表面上的光场分布与规则LIPSS的形成 |
| 4.3.3 激光能流密度和扫描速度对LIPSS形成的影响 |
| 4.3.4 应用展示:结构色 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 航空发动机涡轮叶片气膜孔的飞秒/纳秒激光加工 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 飞秒/纳秒激光加工系统的设计与建立 |
| 5.2.1 总体设计方案 |
| 5.2.2 飞秒/纳秒激光在平板上加工气膜孔的若干问题研究 |
| 5.2.2.1 四光楔旋切模组加工圆形通孔的参数研究 |
| 5.2.2.2 四光楔旋切模组和精密五轴平移台联动的方法实现异型孔的加工 |
| 5.2.2.3 后壁的防护 |
| 5.2.3 涡轮叶片气膜孔激光加工的若干关键问题研究 |
| 5.2.3.1 涡轮叶片气膜孔的编号说明 |
| 5.2.3.2 涡轮叶片气膜孔的坐标与深度 |
| 5.2.3.3 3D打印的不锈钢涡轮叶片与误差检测 |
| 5.2.3.4 激光加工过程中气膜孔径的检测 |
| 5.2.3.5 涡轮叶片气膜孔的空间方位角误差测量方法 |
| 5.3 镍基合金平板上圆形通孔及异型孔的激光加工与结果分析 |
| 5.3.1 1.6 mm厚镍基合金平板上圆形通孔的激光加工结果 |
| 5.3.1.1 孔径350μm,倾斜角35°圆形通孔的激光加工与结果分析 |
| 5.3.1.2 孔径450μm,倾斜角30°圆形通孔的激光加工与结果分析 |
| 5.3.2 2.0 mm厚镍基合金平板上圆形通孔的激光加工结果 |
| 5.3.3 镍基合金平板上异型孔的激光加工与结果分析 |
| 5.3.4 镍基合金圆形通孔的重熔层厚度与孔壁裂纹检测报告 |
| 5.4 带热障涂层镍基合金平板上圆形通孔及异型孔的激光加工与结果分析 |
| 5.4.1 1.6 mm厚镍基合金平板上圆形通孔的激光加工结果 |
| 5.4.2 2 mm厚镍基合金平板上圆形通孔的激光加工结果 |
| 5.4.3 带热障涂层的镍基合金平板扇形孔的激光加工与结果分析 |
| 5.5 不锈钢叶片上气膜孔的激光加工与结果分析 |
| 5.5.1 不锈钢叶片叶背第二列圆形通孔的激光加工与结果分析 |
| 5.5.2 不锈钢叶片叶前缘第三列的圆形通孔的激光加工与结果分析 |
| 5.5.3 不锈钢叶片叶盆第二列的圆形通孔的激光加工与结果分析 |
| 5.5.4 CT检测叶片气膜孔 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 |
| 在学期间科研成果 |
| 致谢 |
（5）磨料水射流加工整体式涡轮叶盘的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磨料水射流加工技术研究现状 |
| 1.1.1 磨料水射流加工技术简介 |
| 1.1.2 磨料水射流铣削、车削、钻削及复合加工 |
| 1.2 磨料水射流加工机理研究现状 |
| 1.3 涡轮叶盘加工技术研究现状 |
| 1.3.1 涡轮叶盘加工的难点 |
| 1.3.2 涡轮叶盘加工技术研究现状 |
| 1.4 存在的问题 |
| 1.5 本文研究的目的、意义和主要研究内容 |
| 1.5.1 本文研究的目的和意义 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 第2章 磨料水射流加工整体式涡轮叶盘加工策略 |
| 2.1 整体式涡轮叶盘叶片曲面的几何特征分析 |
| 2.1.1 整体式涡轮叶盘的结构特点分析 |
| 2.1.2 整体式涡轮叶盘几何建模 |
| 2.2 基于微分几何曲线曲面论的涡轮叶片曲面特征分类 |
| 2.3 磨料水射流加工整体式涡轮叶盘的几何判据及加工策略 |
| 2.4 涡轮叶片曲面加工工艺模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 磨料水射流加工涡轮叶片凸面的加工仿真和实验 |
| 3.1 磨料水射流加工涡轮叶片凸面几何学及运动学原理 |
| 3.2 直纹涡轮叶片和扭转非直纹曲面叶片的加工仿真 |
| 3.2.1 基于SolidWorks二次开发的加工仿真方法 |
| 3.2.2 曲面切线切割加工方式的仿真 |
| 3.3 磨料水射流加工直纹面曲面的实验 |
| 3.3.1 实验条件和设备 |
| 3.3.2 曲面切线切割实验的结果及分析 |
| 3.4 面向加工质量的加工模型优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 磨料水射流材料去除率模型研究 |
| 4.1 磨料水射流冲蚀过程有限元仿真 |
| 4.1.1 单颗粒磨料冲蚀模型 |
| 4.1.2 多颗粒磨料冲蚀模型 |
| 4.2 磨料水射流单因素实验研究 |
| 4.2.1 实验方案 |
| 4.2.2 工艺参数对材料去除率的影响 |
| 4.3 材料去除率正交实验研究 |
| 4.3.1 实验方案设计 |
| 4.3.2 正交实验的结果及分析 |
| 4.4 材料去除率预测模型 |
| 4.5 曲面创成机理研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 整体式涡轮叶盘的加工路径规划及仿真 |
| 5.1 叶轮叶片自由曲面切割路径规划 |
| 5.1.1 路径生成的基本原理 |
| 5.1.2 整体式叶盘的无干涉射流切割仿真 |
| 5.2 整体式涡轮叶盘磨料水射流加工路径生成 |
| 5.2.1 叶轮加工路径生成中的关键问题 |
| 5.2.2 叶轮的加工路径生成 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论和展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果及获得的奖励 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（6）大面积规则亚波长周期条纹与涡轮叶片气膜孔的精密激光加工（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 纳秒/飞秒激光烧蚀及微纳加工概述 |
| 1.2.1 纳秒激光和飞秒激光烧蚀机理 |
| 1.2.2 纳秒激光加工与应用 |
| 1.2.3 飞秒激光加工与应用 |
| 1.3 飞秒激光诱导周期条纹结构及其应用概述 |
| 1.3.1 飞秒激光诱导周期条纹简介 |
| 1.3.1.1 金属表面的周期条纹结构 |
| 1.3.1.2 半导体表面的周期条纹结构 |
| 1.3.2 飞秒激光诱导周期条纹的应用概述 |
| 1.3.2.1 金属表面光学特性调控 |
| 1.3.2.2 半导体光学特性变化 |
| 1.3.2.3 利用飞秒激光多光束干涉在材料表面制备复合微纳周期结构 |
| 1.4 本论文主要内容 |
| 第2章 相干共振增强表面等离激元在硅表面诱导的大面积均匀规则的亚波长周期条纹 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验与理论模型 |
| 2.2.1 实验部分介绍 |
| 2.2.2 理论模型:硅表面纳米结构与数值模拟方法介绍 |
| 2.2.3 激发态介电常数及SPP的激发 |
| 2.3 结果和讨论 |
| 2.3.1 单束激光诱导的亚波长周期条纹 |
| 2.3.2 相干共振增强表面等离激元(CRE SPP)诱导亚波长周期条纹 |
| 2.3.3 干涉图样上的亚波长纳米光栅 |
| 2.3.4 大面积的规则均匀亚波长纳米光栅(RUSNGs)与结构色 |
| 2.3.5 应用展示 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 弱烧蚀下飞秒激光双柱透镜干涉法在硅表面制备商业光栅质量的大面积亚波长周期结构 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 大面积亚波长周期条纹与商用金光栅的特性对比 |
| 3.2.2 弱烧蚀下制备的大面积亚波长纳米光栅的几个关键因素 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 发动机涡轮叶片气膜孔的飞秒/纳秒激光加工 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 飞秒/纳秒激光加工系统的设计与建立 |
| 4.2.1 总体设计方案 |
| 4.2.2 飞秒/纳秒激光在平板上加工气膜孔的若干问题研究 |
| 4.2.2.1 利用四光楔加工圆形通孔的直径与相位偏差角 |
| 4.2.2.2 圆形孔的直径、锥度与椭圆率 |
| 4.2.2.3 后壁的防护 |
| 4.2.2.4 有水情况下的激光打孔 |
| 4.2.2.5 同轴吹气对激光打孔的影响 |
| 4.2.3 气膜孔激光加工的若干关键问题研究 |
| 4.2.3.1 涡轮叶片气膜孔的编号说明 |
| 4.2.3.2 涡轮叶片气膜孔的坐标与深度 |
| 4.2.3.3 叶片旋转中轴与叶片中心的调节 |
| 4.2.3.4 激光加工过程中气膜孔的定位 |
| 4.3 不锈钢平板上圆形通孔及异型孔的激光加工与结果分析 |
| 4.3.1 1.6 毫米厚不锈钢平板上圆形通孔的激光加工结果 |
| 4.3.2 2.0 毫米厚不锈钢平板上圆形通孔的激光加工结果 |
| 4.3.3 带热障涂层不锈钢平板上圆形通孔的激光加工与结果分析 |
| 4.3.4 不锈钢平板上异型孔的激光加工与结果分析 |
| 4.3.5 带热障涂层的不锈钢板扇形孔的激光加工与结果分析 |
| 4.3.6 圆形通孔的重熔层厚度与孔壁裂纹检测报告 |
| 4.4 不锈钢叶片上气膜孔的激光加工与结果分析 |
| 4.4.1 不锈钢叶片叶背第一列圆形通孔的激光加工与结果分析 |
| 4.4.2 不锈钢叶片叶前缘第一列的圆形通孔的激光加工与结果分析 |
| 4.4.3 不锈钢叶片叶盆第一列的圆形通孔的激光加工与结果分析 |
| 4.4.4 CT检测叶片气膜孔 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 存在的问题及下一步研究计划 |
| 参考文献 |
| 个人简历 |
| 教育背景 |
| 在学期间科研成果 |
| Ⅰ.在学期间投稿与发表文章目录 |
| Ⅱ.在学期间申请的专利 |
| Ⅲ.学术会议 |
| 致谢 |
（7）基于临界面-能量法的榫连结构低周多轴疲劳寿命预测（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 涡轮叶盘榫连结构疲劳研究现状 |
| 1.2.1 叶盘榫连结构区域应力应变分析 |
| 1.2.2 叶盘榫连结构疲劳寿命预测 |
| 1.3 研究思路及内容 |
| 第二章 基于临界平面-损伤参量法的多轴疲劳寿命预测 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 临界平面法 |
| 2.2.1 临界平面的确定 |
| 2.2.2 现有的临界平面模型 |
| 2.2.3 临界平面模型的附加材料常数 |
| 2.3 考虑临界平面-损伤参量法的多轴疲劳寿命预测模型 |
| 2.4 模型验证与对比 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于等效应变能的多轴疲劳寿命预测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 临界平面-能量法 |
| 3.3 考虑临界平面-能量法的多轴疲劳寿命预测模型 |
| 3.4 模型验证与对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 涡轮盘疲劳寿命预测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 涡轮盘寿命分析方法 |
| 4.3 涡轮盘有限元分析 |
| 4.3.1 涡轮盘模型简化 |
| 4.3.2 涡轮盘材料本构模型的选取 |
| 4.3.3 涡轮盘网格划分 |
| 4.3.4 涡轮盘应力分析 |
| 4.4 基于临界平面法的涡轮盘疲劳寿命预测 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（8）微细热电偶涂层对气膜冷却叶片测温精度影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关研究进展 |
| 1.2.1 叶片表面温度测试方法研究现状 |
| 1.2.2 气膜冷却叶片建模研究现状 |
| 1.2.3 流-固耦合传热数值方法研究现状 |
| 1.3 本文主要研究思路 |
| 第2章 微细热电偶测温精度理论研究 |
| 2.1 微细热电偶测温原理 |
| 2.1.1 热电偶测温基本原理 |
| 2.1.2 微细热电偶在气膜冷却叶片测温中的应用 |
| 2.1.3 微细热电偶应用于气膜冷却叶片的测温误差分析 |
| 2.2 气膜冷却叶片温度分布试验 |
| 2.2.1 径向内冷涡轮导向叶片温度分布试验 |
| 2.2.2 基于示温漆测温方法的气膜冷却叶片表面温度分布试验 |
| 2.3 共轭传热流-固耦合数值求解模型 |
| 2.3.1 流-固耦合传热控制方程 |
| 2.3.2 带γ-Reθ转捩模型的SST湍流模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 局部规则涂层对气膜冷却平板测温精度影响的实验研究 |
| 3.1 实验系统及测量方法 |
| 3.1.1 实验平台及试验件模型 |
| 3.1.2 试验工况 |
| 3.1.3 测量方法 |
| 3.2 实验结果及误差分析 |
| 3.2.1 无涂层气膜冷却平板温度分布试验 |
| 3.2.2 带涂层气膜冷却平板温度分布试验 |
| 3.2.3 误差分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 局部规则涂层对径向内冷叶片测温精度影响的数值研究 |
| 4.1 物理计算模型 |
| 4.1.1 几何建模 |
| 4.1.2 网格划分 |
| 4.2 数值计算边界条件的确定 |
| 4.2.1 数值计算工况 |
| 4.2.2 数值计算边界条件 |
| 4.2.3 数值仿真策略验证 |
| 4.3 数值仿真结果与分析 |
| 4.3.1 流动特性分析 |
| 4.3.2 换热特性分析 |
| 4.3.3 测温精度分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 局部规则涂层对气膜冷却叶片测温精度影响的数值研究 |
| 5.1 物理计算模型 |
| 5.1.1 物理模型 |
| 5.1.2 温度测量误差定义 |
| 5.2 数值计算边界条件的确定 |
| 5.2.1 数值计算工况 |
| 5.2.2 数值计算边界条件 |
| 5.2.3 数值仿真策略验证 |
| 5.3 数值仿真结果与分析 |
| 5.3.1 流动特性分析 |
| 5.3.2 冷却效率分析 |
| 5.3.3 测温精度分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文 |
（9）基于冷源梯级利用的高超声速飞行器联合发电系统性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源与背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 高超声速冲压发动机研究现状 |
| 1.2.2 高超声速飞行器机载发电技术研究现状 |
| 1.2.3 闭式布雷顿循环发电系统研究现状 |
| 1.2.4 半导体温差发电技术研究现状 |
| 1.3 高超声速飞行器大功率发电面临的主要问题 |
| 1.3.1 高马赫数下现有机载发电技术的应用局限 |
| 1.3.2 机载闭式发电系统可用冷源有限 |
| 1.3.3 大温差下半导体温差发电器热电转换率过低 |
| 1.4 本文的研究内容及章节安排 |
| 第2章 机载闭式发电系统性能潜力及有限冷源特性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机载闭式与开式发电系统性能对比分析 |
| 2.2.1 冲压空气涡轮发电系统模型 |
| 2.2.2 燃料裂解气涡轮发电系统模型 |
| 2.2.3 理想闭式循环发电系统模型 |
| 2.2.4 不同发电系统性能及工作特性对比 |
| 2.3 机载闭式发电系统有限冷源特征分析 |
| 2.4 有限冷源下闭式循环发电系统功率影响因素分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 有限冷源闭式布雷顿循环发电系统性能分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 闭式布雷顿循环发电系统模型研究 |
| 3.2.1 简单回热循环构型模型 |
| 3.2.2 再压缩循环构型模型 |
| 3.3 冷源工质对闭式布雷顿循环性能影响研究 |
| 3.3.1 简单回热循环构型输入参数 |
| 3.3.2 热效率影响因素分析及优化研究 |
| 3.3.3 基于遗传算法的最小冷源需求优化研究 |
| 3.3.4 不同冷源冷却器温度分布对比 |
| 3.3.5 不同冷源下闭式布雷顿循环电功分数对比 |
| 3.4 有限冷源下闭式布雷顿循环功率优化研究 |
| 3.4.1 计算条件与模型验证 |
| 3.4.2 冷却器夹点温差分布 |
| 3.4.3 恒定冷源温差下功率优化研究 |
| 3.4.4 功率随冷源温差变化规律 |
| 3.4.5 CBC冷源利用不足分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 大温差下多级半导体温差发电系统性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 沿程温度变化的多级半导体温差发电器建模方法研究 |
| 4.2.1 半导体温差发电器原理与结构 |
| 4.2.2 热电模块及材料 |
| 4.2.3 冷却与加热通道准一维模型 |
| 4.2.4 系统性能参数 |
| 4.2.5 计算流程与输入参数 |
| 4.3 大温差下多级半导体温差发电器性能影响因素分析 |
| 4.3.1 陶瓷隔片热阻对发电性能影响分析 |
| 4.3.2 几何参数对发电性能影响分析 |
| 4.3.3 加热通道入口温度影响分析 |
| 4.4 大温差下半导体温差发电器最佳级数研究 |
| 4.4.1 相同级高度下性能优化与对比研究 |
| 4.4.2 相同总高度下性能优化与对比研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于冷源梯级利用的联合发电系统性能评估 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 燃料与液态金属热能供给模块性能对比 |
| 5.2.1 燃料与液态金属热能供给模块模型 |
| 5.2.2 液态金属壁面通道入口温度影响分析 |
| 5.2.3 燃烧室壁面温度分布对比 |
| 5.2.4 热能供给性能对比 |
| 5.2.5 闭式发电系统效率影响分析 |
| 5.3 闭式布雷顿循环-半导体温差联合发电系统性能评估 |
| 5.3.1 CBC-TEG联合发电系统简介 |
| 5.3.2 碳氢燃料为冷源的联合发电系统模型 |
| 5.3.3 冷源最高温度影响分析 |
| 5.4 发动机耦合下的联合发电系统性能预测 |
| 5.4.1 联合发电系统与发动机耦合模型 |
| 5.4.2 燃油当量比影响分析 |
| 5.4.3 联合发电系统工作包线与性能边界 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）陶瓷基复合材料涡轮转子叶片的宏细观结构设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 CMCS结构设计方法的国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究工作及意义 |
| 第二章 CMCS涡轮转子叶片的宏观结构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 金属涡轮转子叶片的结构及强度分析 |
| 2.2.1 金属涡轮转子叶片的结构分析 |
| 2.2.2 金属涡轮转子叶片的工作环境分析 |
| 2.2.3 金属涡轮转子叶片的强度分析 |
| 2.3 CMCS涡轮转子叶片的宏观结构设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 CMCS涡轮转子叶片的细观结构设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CMCS涡轮转子叶片主体的细观结构设计 |
| 3.2.1 CMCs涡轮转子叶片主体的铺层方案 |
| 3.2.2 三种铺层方案的优劣对比 |
| 3.3 CMCS涡轮转子叶片整体模型的细观结构设计 |
| 3.3.1 CMCs涡轮转子叶片的榫头成型设计 |
| 3.3.2 CMCs涡轮转子叶片的下缘板成型设计 |
| 3.3.3 平面铺层CMCs涡轮转子叶片的细观结构 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 CMCS涡轮转子叶片的强度及变形分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CMCS涡轮转子叶片的有限元实体建模 |
| 4.2.1 CMCs涡轮转子叶片的有限元实体建模难点 |
| 4.2.2 CMCs涡轮转子叶片有限元实体建模方案 |
| 4.2.3 CMCs涡轮转子叶片铺层结构的材料主方向设定 |
| 4.3 CMCS涡轮转子叶片的强度及变形分析 |
| 4.3.1 载荷、约束和接触的设置 |
| 4.3.2 四种涡轮转子叶片的强度分析 |
| 4.3.3 四种涡轮转子叶片的变形分析 |
| 4.3.4 CMCs涡轮转子叶片的铺层应力分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 全文总结及展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
四、一种具有发展前景的涡轮叶片材料（论文参考文献）
- [1]TiAl合金精密成形技术发展现状及展望[J]. 谢华生,刘时兵,赵军,张志勇,包春玲. 精密成形工程, 2022(01)
- [2]井下发电机涡轮及其支撑结构的优化与仿真分析[D]. 吴金昕. 西华大学, 2021(02)
- [3]重型燃气涡轮高温动叶冷却结构换热机理的数值研究[D]. 董爱华. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [4]飞秒激光在ITO膜和玻璃材料表面诱导周期纳米结构与涡轮叶片气膜孔的高精度激光加工[D]. 陈龙. 华东师范大学, 2021(12)
- [5]磨料水射流加工整体式涡轮叶盘的研究[D]. 黎明河. 山东大学, 2020(02)
- [6]大面积规则亚波长周期条纹与涡轮叶片气膜孔的精密激光加工[D]. 曹凯强. 华东师范大学, 2020(10)
- [7]基于临界面-能量法的榫连结构低周多轴疲劳寿命预测[D]. 郝梦飞. 电子科技大学, 2020(07)
- [8]微细热电偶涂层对气膜冷却叶片测温精度影响研究[D]. 杨光. 沈阳航空航天大学, 2020(04)
- [9]基于冷源梯级利用的高超声速飞行器联合发电系统性能研究[D]. 程昆林. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [10]陶瓷基复合材料涡轮转子叶片的宏细观结构设计[D]. 王赛. 南京航空航天大学, 2019(02)