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基于单视角涡轮叶片叶尖点云的增材修复路径规划
1
作者 夏桂书 莫杜衡 +2 位作者 魏永超 刘家伟 朱泓超 《航空发动机》 北大核心 2025年第2期169-174,共6页
针对当前航空发动机叶片增材路径生成过程繁琐、误差较大的问题,提出一种基于单视角涡轮叶片叶尖点云的完整规划方法用于增材修复中的机械臂轨迹规划。现有的方法引入了曲面重构、点云拼接步骤,过程繁琐且引入额外误差;新方法基于结构光... 针对当前航空发动机叶片增材路径生成过程繁琐、误差较大的问题,提出一种基于单视角涡轮叶片叶尖点云的完整规划方法用于增材修复中的机械臂轨迹规划。现有的方法引入了曲面重构、点云拼接步骤,过程繁琐且引入额外误差;新方法基于结构光3维扫描仪的单视角扫描结果,根据单视角点云的噪声分布采用优化滤波算法提取轮廓、统一姿态,投影轮廓在2维平面进行分段拟合并平滑连接涡轮叶片叶尖的中心线路径点,并将路径点还原至3维初始位置。通过试验对不同姿态下2种不同类型的涡轮叶片进行修复路径规划,将得到的路径点与模型进行偏差分析。结果表明:相较于曲面重构方法,采用新方法得到的标准偏差和RMS估计值减小均超过了90%;相较于完整点云方法,采用新方法得到的标准偏差和RMS估计值也至少减小了4.6%,证明了新方法的有效性与精确性均较高。 展开更多
关键词 涡轮叶片 叶尖损伤 再制造 增材修复 路径规划 点云 偏差分析 航空发动机
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复杂空心涡轮叶片点云快速配准 被引量：2
2
作者 苟宸 廖晓波 +3 位作者 李通 周鑫 庄健 蔡勇 《光学精密工程》 北大核心 2025年第5期829-838,共10页
涡轮叶片具有形状复杂、材料特殊以及加工工艺复杂等特点,基于点云配准构建的三维模型,可以对比分析并评估叶片制造的精度和质量。然而,在点云配准过程中难以精确定位点云重叠部分且计算复杂。为了解决上述问题,提出了一种复杂空心涡轮... 涡轮叶片具有形状复杂、材料特殊以及加工工艺复杂等特点,基于点云配准构建的三维模型,可以对比分析并评估叶片制造的精度和质量。然而,在点云配准过程中难以精确定位点云重叠部分且计算复杂。为了解决上述问题,提出了一种复杂空心涡轮叶片点云快速配准方法。该方法基于深度学习对源点云和目标点云提取多级特征,并在特征之间进行信息交换,使得在无需注意力机制的前提下,两个点云输入的全局特征能够聚焦于相同部分。实验结果表明,相较于深度学习网络PANet,ModelNet40数据集配准结果的RMSE(r)和RMSE(t)分别降低了34%和15%;基于ModelNet40数据集训练继续对涡轮叶片点云进行训练,叶片点云配准结果的RMSE(r)和RMSE(t)分别降低了83%和46%。该方法有望在涡轮叶片制造精度的评估过程中得到广泛的应用。 展开更多
关键词 点云配准 涡轮叶片 特征信息 特征交互 重叠区域
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基于物理信息神经网络的航空发动机叶片高周疲劳剩余寿命预测方法 被引量：1
3
作者 张羽 刘佩 +3 位作者 刘庆成 韩可欣 王维民 高金吉 《振动工程学报》 北大核心 2025年第6期1190-1198,共9页
叶片作为航空发动机核心部件,其结构完整性直接决定发动机的性能与飞行安全。在高温、高压及高速旋转等极端工况下,叶片易在复杂应力场作用下产生微裂纹,一旦裂纹扩展、叶片发生断裂,将引发连锁破坏,构成重大安全隐患。基于损伤容限理念... 叶片作为航空发动机核心部件,其结构完整性直接决定发动机的性能与飞行安全。在高温、高压及高速旋转等极端工况下,叶片易在复杂应力场作用下产生微裂纹,一旦裂纹扩展、叶片发生断裂,将引发连锁破坏,构成重大安全隐患。基于损伤容限理念,叶片在出现裂纹后仍能维持安全运行的临界时长被界定为剩余寿命(remaining useful life,RUL)。为此,本文提出一种基于Paris裂纹扩展定律与物理信息神经网络(physics-informed neural network,PINN)融合的机理-数据双驱动的剩余寿命预测方法。该方法通过构建包含物理约束的损失函数,对神经网络梯度进行正则化约束,在实现裂纹扩展参数逆向辨识的同时,有效提升了模型在有限监测数据条件下的预测准确性。针对航发叶片与CT试样,相较于传统物理模型与数据驱动方法,本文方法动态更新特征参数以适应系统的变化,在有限样本条件下的预测误差显著降低。此外,本文所构建的PINN模型具有轻量化特性与快速推理能力,可以满足在线监测与预测性维护的需求,为航空发动机健康管理和智能运维提供了一种技术路径。 展开更多
关键词 剩余寿命 疲劳寿命预测 疲劳裂纹扩展 物理信息神经网络 航空发动机叶片
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气膜冷却孔孔径的影像测量方法研究
4
作者 毕超 徐微雨 +2 位作者 李迪 张超 庞长涛 《机床与液压》 北大核心 2025年第6期105-110,共6页
针对涡轮叶片气膜冷却孔孔径的高精高效测量难题,以研制的气膜冷却孔五轴影像测量系统为载体,开展基于景深合成与局部动态阈值分割的孔径影像测量方法研究。采集被测孔的对焦图像序列并通过景深合成技术生成一幅全清晰图像,将不规则的... 针对涡轮叶片气膜冷却孔孔径的高精高效测量难题,以研制的气膜冷却孔五轴影像测量系统为载体,开展基于景深合成与局部动态阈值分割的孔径影像测量方法研究。采集被测孔的对焦图像序列并通过景深合成技术生成一幅全清晰图像,将不规则的空间孔口曲线转化为成像平面内的规则圆周曲线。然后,采用局部动态阈值分割法消除全清晰图像中背景亮度分布不均的影响,以实现孔区域的完全、有效分割。最后,通过数学形态学开运算、亚像素级边缘提取和最小二乘圆拟合等步骤解算出孔口直径。为了验证文中算法的可行性及精度水平,选取某个涡轮导向叶片试验件上的冷却孔作为被测对象,对测量系统的重复性和功能进行验证。结果表明:孔径的重复性测量精度为0.006 mm,可以满足此类冷却孔特征的质量控制要求。 展开更多
关键词 气膜冷却孔 影像测量 孔径 景深合成
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百叶轮抛光TC4温度仿真与试验
5
作者 王丽博 鲜超 辛红敏 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第3期396-407,共12页
抛光温度是影响零件表面性能的重要因素,尤其会对零件表面残余应力的形成产生关键影响。通过试验测量百叶轮抛光TC4试件的抛光温度,基于矩形移动热源模型建立抛光温度的理论计算模型,并通过ANSYS仿真抛光TC4的表面温度。结果表明:抛光... 抛光温度是影响零件表面性能的重要因素,尤其会对零件表面残余应力的形成产生关键影响。通过试验测量百叶轮抛光TC4试件的抛光温度,基于矩形移动热源模型建立抛光温度的理论计算模型,并通过ANSYS仿真抛光TC4的表面温度。结果表明:抛光温度随主轴转速、百叶轮压缩量的增大而升高,随进给速度、磨粒目数的增大而降低。柔性抛光温度要显著低于刚性抛光温度,4个工艺参数中百叶轮压缩量的主效应最大,对抛光温度的影响程度最大。抛光温度梯度以正在加工的接触区域向已加工区域逐渐递减,抛光热效应对未加工区域影响较小。通过对比抛光温度测量结果、计算结果和仿真结果,发现仿真值和测量值的偏差率均<22%,计算值和测量值的偏差率均<17%。 展开更多
关键词 百叶轮 抛光温度 理论模型
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冰撞击跨声速风扇转子叶片损伤对气动性能的影响
6
作者 邢怀程 徐强仁 +3 位作者 王立志 李广超 项效镕 赵庆军 《航空发动机》 北大核心 2025年第5期84-91,共8页
为揭示跨声速风扇转子受脱落冰撞击后叶片真实损伤对气动性能的影响规律,对受损叶片逆向建模,开展叶片前缘不同弯曲方向和形变程度对其气动性能的影响研究。结果表明:前缘向吸力面弯曲叶片case1和case2失速裕度相对减小62%和29%,前缘向... 为揭示跨声速风扇转子受脱落冰撞击后叶片真实损伤对气动性能的影响规律,对受损叶片逆向建模,开展叶片前缘不同弯曲方向和形变程度对其气动性能的影响研究。结果表明:前缘向吸力面弯曲叶片case1和case2失速裕度相对减小62%和29%,前缘向压力面弯曲叶片case4和case5失速裕度相对减小11.9%和19.5%;叶片前缘向压力面弯曲导致通道通流能力降低,流量减小,吸力面曲率增大,加剧了边界层分离。叶片前缘向吸力面弯曲使通道通流能力提高,流量增大,损伤处弦向截面呈S型,预压缩作用提高了总压比,吸力面无遮盖段呈凹面抑制了边界层分离;在近失速点,叶片case1和case2攻角增大,通道外高速区使气流速度剧烈变化诱发叶片失速。叶片case4和case5吸力面曲率增大,边界层严重分离诱发叶片失速。前缘向吸力面弯曲使叶片损伤处弦向截面呈S型,有利于抑制边界层分离,对气动性能影响较小,但叶片失速裕度明显降低,威胁飞行安全;前缘向压力面弯曲使叶片气动性能明显降低,但对失速裕度影响较小。 展开更多
关键词 跨声速 风扇转子叶片 冰撞击 真实损伤 气动性能 失速裕度 航空发动机
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燃气轮机双层壁叶片表面颗粒污染物的非稳态沉积特性
7
作者 胡朝棕 杨星 丰镇平 《推进技术》 北大核心 2025年第7期49-60,共12页
先进燃气轮机透平叶片所采用的双层壁构型中布置了大量的冷却结构,其相互干涉在叶片表面产生复杂的温度分布,导致颗粒污染物的沉积特性发生了显著变化。本文采用非稳态数值模拟方法,分析了流热耦合条件下双层壁透平导叶中的颗粒物迁移... 先进燃气轮机透平叶片所采用的双层壁构型中布置了大量的冷却结构,其相互干涉在叶片表面产生复杂的温度分布,导致颗粒污染物的沉积特性发生了显著变化。本文采用非稳态数值模拟方法,分析了流热耦合条件下双层壁透平导叶中的颗粒物迁移规律及沉积特性,并进一步对比了不同进口温度和不同粒径、黏度的颗粒在叶片表面的沉积规律。结果表明,颗粒物难以迁移到叶片吸力面,且随着沉积时长的增长,压力面前缘以及尾缘逐渐成为沉积峰值区;提高透平进口温度将增大沉积量但沉积增长率却不断下降。大尺寸的颗粒物更容易撞击到叶片压力面产生沉积,粒径从1μm增加到20μm,压力面上的沉积效率增长了74.9%。颗粒的形变能力随黏度的增大而减弱,从而难以在叶片表面形成沉积,软化温度提高100℃,沉积效率将下降22.0%。 展开更多
关键词 燃气轮机 双层壁透平叶片 流热耦合 用户自定义函数 非稳态模拟 颗粒物沉积
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基于STL模型识别的航空发动机叶片自适应修复局部刀路规划
8
作者 江诗钒 黄涛 +2 位作者 黄明坤 陈雷 张小明 《航空发动机》 北大核心 2025年第5期166-174,共9页
针对航空发动机叶片服役过程产生的局部损伤修复问题,提出了一种适用于叶片不同损伤情况下的局部待修复区域识别染色和连续平滑自适应加工路径规划方法。建立了以立体光刻(STL)染色面片为核心的底层数据结构模型,基于区域识别算法自适... 针对航空发动机叶片服役过程产生的局部损伤修复问题,提出了一种适用于叶片不同损伤情况下的局部待修复区域识别染色和连续平滑自适应加工路径规划方法。建立了以立体光刻(STL)染色面片为核心的底层数据结构模型,基于区域识别算法自适应提取分割损伤叶片的待修复区域面片群并染色;拟合估算染色面片群的局部曲率特征来计算最小加工行距,对染色面片进行切分计算路径轮廓,通过非均匀有理B样条(NURBS)曲线插值提高光顺性后基于二分容差法进行步长计算;完成了进退刀路的螺旋走刀设计。结果表明:区域识别算法可以正确识别出不同修复位置的面片集群,并能够针对提取出的局部染色面片群生成高效修复刀路。将算法集成到自主开发的叶片修复软件中并进行仿真测试,仿真结果精度为0.048 mm(设计值为0.05 mm),与整体全局刀路相比,路径长度缩短80.2%,实现了待修复叶片的局部高效加工路径规划。 展开更多
关键词 自适应叶片修复 局部损伤修复 区域识别 刀路规划 进退刀路设计 航空发动机
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不同弦长分布方式下轴流泵叶轮性能优化及分析
9
作者 孙壮壮 朱亚东 +3 位作者 陈加琦 汤方平 吕宁 陈松山 《振动与冲击》 北大核心 2025年第10期97-105,共9页
为了研究弦长分布方式对高比转速轴流泵性能的影响,该研究选取了三种常见的叶片弦长分布方式,以某比转速1200左右的高比转速轴流泵为基准对象,保持比转速和盘面比一致,基于自动优化设计平台对不同弦长分布方式下轴流泵叶轮进行优化研究... 为了研究弦长分布方式对高比转速轴流泵性能的影响,该研究选取了三种常见的叶片弦长分布方式,以某比转速1200左右的高比转速轴流泵为基准对象,保持比转速和盘面比一致,基于自动优化设计平台对不同弦长分布方式下轴流泵叶轮进行优化研究,对比其外特性和空化性能。研究结果表明,与原方案相比,按弦长线性分布、叶栅稠密度线性分布优化得到的叶轮外特性相差较小。采用叶顶弦长减小的分布方式可有效提升设计流量和大流量工况下的叶轮效率,该分布方式下最大弦长在0.7倍叶轮直径附近,但这种分布方式也造成小流量工况下叶轮效率的下降,主要是由于小流量工况下叶顶间隙泄漏流强度的增大。此外,在小流量和设计流量工况下,叶顶弦长减小的分布方式设计得到的泵具有更大的临界空化余量,而大流量工况下则相反。但在深度空化时,叶顶弦长减小的分布方式叶片表面空泡面积更小,一定程度上改善了深度空化下的水泵性能。研究揭示了不同弦长分布方式对轴流泵叶轮性能的影响,结果可为同类旋转机械的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 水力机械 轴流泵 性能 优化设计 空化
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三边夹持下钛合金叶片鸟撞损伤分析和数值模拟研究
10
作者 王伟灿 罗刚 +2 位作者 赵朝君 范兴超 陈伟 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第10期1267-1284,共18页
鸟撞发动机风扇叶片对飞机的危害性极大.为了研究叶片受鸟撞的损伤,以某型发动机风扇叶片为基础,设计夹具将叶片紧固,进行两组鸟撞叶片试验得到叶片的损伤结果.试验后使用LS-DYNA软件通过数值模拟方法对试验结果进行验证.以试验为基础... 鸟撞发动机风扇叶片对飞机的危害性极大.为了研究叶片受鸟撞的损伤,以某型发动机风扇叶片为基础,设计夹具将叶片紧固,进行两组鸟撞叶片试验得到叶片的损伤结果.试验后使用LS-DYNA软件通过数值模拟方法对试验结果进行验证.以试验为基础建立鸟撞三边夹持叶片模型,研究四种影响叶片损伤结果的撞击工况对叶片损伤的影响.结果表明:试验工况对叶片损伤的影响根本上是鸟体传递给叶片能量的改变.随着传递能量的增大,叶片的损伤将由鼓包变为裂缝直至最后破损.通过研究叶片损伤发现在特定工况中鸟撞三边夹持叶片试验可以有效模拟部分鸟撞旋转叶片的试验. 展开更多
关键词 风扇叶片 鸟撞 数值模拟 光滑粒子流体动力学 叶片损伤
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倾斜压力侧肩壁对涡轮凹槽叶顶气热性能影响
11
作者 陶志 郭嘉杰 +2 位作者 靳建祥 宋立明 李军 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第6期1-11,共11页
为了以较小几何改动代价提升凹槽叶顶气热性能,文中提出了一种基于非均匀偏置的凹槽叶顶压力侧肩壁倾斜造型方法。以GE-E3第1级动叶凹槽叶顶为对象,提出了外倾、内倾压力侧肩壁两类设计方案,通过改变倾斜幅度、肩壁厚度构造了8种典型肩... 为了以较小几何改动代价提升凹槽叶顶气热性能,文中提出了一种基于非均匀偏置的凹槽叶顶压力侧肩壁倾斜造型方法。以GE-E3第1级动叶凹槽叶顶为对象,提出了外倾、内倾压力侧肩壁两类设计方案,通过改变倾斜幅度、肩壁厚度构造了8种典型肩壁构型,在涡轮级环境下研究了对叶顶气动与换热特性的影响。首先,根据平面叶栅实验数据以及网格无关性核算验证了数值方法的可靠性。其次,通过求解CFD模型对比了外倾、内倾肩壁构型在叶顶流线、涡系结构上的差异。然后根据流场结构分析了倾斜肩壁对气热性能的影响机理。最后通过总压损失、气动效率、换热系数对叶顶气热性能影响进行了量化。研究结果表明:外倾肩壁造型减小了叶顶区域的泄漏流量,降低了叶栅总压损失,提升了涡轮级效率,且提升幅度正比于外倾角度,当外倾角度达到30°时效率增幅为0.15%,但叶顶平均换热系数提升了0.58%;外倾肩壁增加厚度后在保证了气动性能提升的前提下,降低了凹槽底面的换热系数11.06%;内倾肩壁造型导致了泄漏流量大幅增加,涡轮级效率最大下降了0.29%,叶顶整体换热系数下降了3.83%;内倾肩壁增加厚度后抑制了泄漏流量的进一步增加,凹槽底面换`热系数显著降低,达到了12.81%。 展开更多
关键词 涡轮转子 凹槽叶顶 叶顶造型 气动 换热
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低介入叶端定时信号混叠规律研究
12
作者 王增坤 高程文博 +4 位作者 杨志勃 乔百杰 曹佳辉 左浩 陈雪峰 《航空制造技术》 北大核心 2025年第17期67-71,81,共6页
针对现有叶端定时技术传感器需求多,影响技术实用性的问题,通过研究单传感器叶端定时信号的混叠规律,提出一种单传感无先验叶片固有频率识别策略。该策略通过变转速叶端定时信号的时频域分析,将时频图向频率轴进行投影叠加,通过对投影... 针对现有叶端定时技术传感器需求多,影响技术实用性的问题,通过研究单传感器叶端定时信号的混叠规律,提出一种单传感无先验叶片固有频率识别策略。该策略通过变转速叶端定时信号的时频域分析,将时频图向频率轴进行投影叠加,通过对投影图峰值搜索实现单传感无先验叶片固有频率识别。仿真与试验结果验证了所提识别策略的可行性与有效性。相比传统识别方法,该方法具备滤除同步成分的能力,为低介入叶端定时技术的应用提供了新的解决思路。 展开更多
关键词 叶端定时 单传感器 混叠规律 多重信号分类 振动参数辨识
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转子系统叶片裂纹三维叶尖间隙动态特性研究
13
作者 张小栋 凃成雄 +3 位作者 范博超 熊逸伟 戴飞 黄鑫 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第5期869-876,1057,共9页
为了研究叶片裂纹故障机理,分析叶片裂纹对转子系统三维叶尖间隙的影响,并综合考虑叶片的径向变形、摆振方向和弦长方向的弯曲变形,基于连续梁理论建立了转子系统动力学模型。首先,基于三维应力状态的叶片呼吸裂纹模型,进一步建立了含... 为了研究叶片裂纹故障机理,分析叶片裂纹对转子系统三维叶尖间隙的影响,并综合考虑叶片的径向变形、摆振方向和弦长方向的弯曲变形,基于连续梁理论建立了转子系统动力学模型。首先,基于三维应力状态的叶片呼吸裂纹模型,进一步建立了含叶片裂纹的转子系统三维叶尖间隙动态响应模型;其次,通过与有限元模型和实验结果进行对比,验证了动力学模型的准确性;最后,分析了叶片裂纹深度和位置对转子系统三维叶尖间隙的影响。结果表明,转子系统三维叶尖间隙高倍频分量的幅值随着叶片裂纹深度的增加而增加,三维叶尖间隙基频分量和高倍频分量的幅值均随着叶片相对裂纹位置增大而呈现非单调的变化趋势。该研究结果对基于三维叶尖间隙的航空发动机叶片裂纹监测诊断方法研究具有理论指导作用。 展开更多
关键词 动力学模型 叶片裂纹 三维叶尖间隙 转子系统 故障机理
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叶尖间隙对涡轮气动效率的影响
14
作者 朱郁涵 孙雨杰 +5 位作者 张润泽 康磊 陆学伟 谢巍屹 熊湘杰 刘长利 《华东理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期704-712,共9页
采用非定常流场数值模拟的方法,分析了某整体涡轮叶盘的转子叶片叶尖间隙对涡轮气动效率的影响。从叶尖泄漏流引入的潜流与漏气角度出发,研究了潜流、漏气以及两者耦合作用的气流损失机理,分析叶尖间隙对涡轮效率的影响,结果表明,潜流... 采用非定常流场数值模拟的方法,分析了某整体涡轮叶盘的转子叶片叶尖间隙对涡轮气动效率的影响。从叶尖泄漏流引入的潜流与漏气角度出发,研究了潜流、漏气以及两者耦合作用的气流损失机理,分析叶尖间隙对涡轮效率的影响,结果表明,潜流损失是由边界层流动转变引起;漏气损失是直接参与做功的气流减少的原因;潜流与漏气的耦合作用是一种二次流损失。使用湍动能量化叶尖泄漏流的总损失,结果表明叶尖间隙泄漏流不仅影响叶尖处的流场,也影响叶中和叶根处的流场;随着叶尖间隙的增大,湍动能强度与高湍动能区域面积不断增大,表明泄漏损失增大,涡轮效率降低。 展开更多
关键词 非定常流动 叶尖间隙 气动性能 流场分析 气动效率
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改进YOLOv7的航空发动机叶片损伤检测方法 被引量：1
15
作者 魏永超 刘嘉欣 +2 位作者 朱泓超 朱姿翰 刘伟杰 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期133-139,共7页
针对目前航空发动机叶片损伤检测精度低的问题,提出了一种基于改进YOLOv7的发动机叶片损伤检测模型YOLOv7-CC。对发动机叶片缺损图像进行损伤标注,构建航空发动机叶片损伤数据集,并且采用二分K-means算法对标记框进行聚类,获取与该数据... 针对目前航空发动机叶片损伤检测精度低的问题,提出了一种基于改进YOLOv7的发动机叶片损伤检测模型YOLOv7-CC。对发动机叶片缺损图像进行损伤标注,构建航空发动机叶片损伤数据集,并且采用二分K-means算法对标记框进行聚类,获取与该数据集最匹配的锚框(anchor)。在模型中Backbone网络输出之后采用坐标注意力机制,分别捕获长距离依赖关系和保留精确的位置信息,提高对损伤目标的检测能力,并在特征重组过程中采用轻量级上采样算子(CARAFE),同时保留了语义信息以及位置信息,通过更大的感受野来完成上采样,提高了网络对特征的提取能力。结果表明:所提出的基于YOLOv7-CC算法的损伤检测的平均精度达到了83.53%,相较于基准网络提升了7.4%,能够对航空发动机叶片3种常见的损伤类型实现高效检测。 展开更多
关键词 损伤检测 深度学习 YOLOv7模型 注意力机制 航空发动机
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级间引气对轴流压气机1.5级叶片颤振特性分析
16
作者 王昊者 方世川 +3 位作者 赵家毅 梁崇治 叶巍 陆庆飞 《航空发动机》 北大核心 2025年第3期96-102,共7页
为研究近叶片前缘抽气和近叶片后缘抽气2种抽气位置在不同抽气量下对叶片增压比特性、效率特性等的影响,以轴流压气机1.5级叶片为研究对象,基于计算流体力学和计算结构力学相结合的流固耦合理论,建立适用于叶片颤振特性分析的瞬态叶片... 为研究近叶片前缘抽气和近叶片后缘抽气2种抽气位置在不同抽气量下对叶片增压比特性、效率特性等的影响,以轴流压气机1.5级叶片为研究对象,基于计算流体力学和计算结构力学相结合的流固耦合理论,建立适用于叶片颤振特性分析的瞬态叶片排颤振计算模型,结合增压比和效率特性,分析了气动功、马赫数等分布情况,并在不同位置下,以0.005、0.010、0.015 kg/s的引气量,开展了级间引气对转子叶片颤振特性的影响分析。结果表明:级间引气会造成1.5级叶片3排模型增压比和效率等气动性能参数发生规律性变化,并且影响1.5级叶片3排模型气动稳定度,扩展了流场稳定工作范围,具有扩稳作用,影响程度与引气量大小和位置有关;在近叶片前缘位置引气,叶片稳定度提高且随着引气量的增大,作用在叶片上的气动功降低,叶片稳定度提高5.88%;在近叶片后缘位置引气,叶片稳定度降低且随着引气量的增大,作用在叶片上的气动功提高,叶片稳定度降低19.26%。 展开更多
关键词 颤振 轴流压气机1.5级叶片 级间引气 气动功 航空发动机
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IC10合金高压涡轮导向叶片开裂机理分析
17
作者 刘明坤 李艳明 +3 位作者 王威 迟庆新 魏晓 佟文伟 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期165-170,共6页
为了给高压涡轮导向叶片寿命损伤评价提供技术支撑,对开裂的IC10合金定向凝固高压涡轮导向叶片开展了叶片宏观检查、断口分析、微观组织检查、化学成分分析、组织热模拟试验及超温力学性能测试等相关工作,确定了裂纹的性质和产生机理。... 为了给高压涡轮导向叶片寿命损伤评价提供技术支撑,对开裂的IC10合金定向凝固高压涡轮导向叶片开展了叶片宏观检查、断口分析、微观组织检查、化学成分分析、组织热模拟试验及超温力学性能测试等相关工作,确定了裂纹的性质和产生机理。结果表明:叶片裂纹性质是以热应力为主的疲劳裂纹,裂纹起源于叶盆侧内腔靠近气膜孔和加强筋的表面。高低温变化的工作环境及叶片自身不均匀的温度分布,使叶片受到周期性热应力作用。此外,通过组织热模拟试验反推裂纹部位实际工作温度达到了1175~1200℃,超过了IC10合金的长期许用温度1100℃,合金中γ'相退化,降低了叶片的高温强度。在超温条件下的拉伸试验结果进一步表明,随温度的升高,IC10合金的拉伸强度明显降低,合金在超温状态下的抗力不足。热应力和微观组织退化的共同作用导致了疲劳裂纹的萌生和扩展。 展开更多
关键词 涡轮导向叶片 疲劳裂纹 热应力 γ’相 失效分析 超温 IC10合金 航空发动机
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变马赫数下凹坑结构对高负荷扩压叶栅性能的影响研究
18
作者 陆华伟 史远鹏 +2 位作者 孔晓治 王龙 辛建池 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第5期868-875,1031,共9页
为了探究凹坑形状对高负荷压气机叶栅气动性能的影响,本文采用数值模拟方法,研究了球形以及轴向、展向长轴的椭球形凹坑对高负荷扩压叶栅NACA65-K48在设计冲角、0.5<Ma<0.8下气动性能的影响。不同形状的凹坑布置在10%~32%弦长处,... 为了探究凹坑形状对高负荷压气机叶栅气动性能的影响,本文采用数值模拟方法,研究了球形以及轴向、展向长轴的椭球形凹坑对高负荷扩压叶栅NACA65-K48在设计冲角、0.5<Ma<0.8下气动性能的影响。不同形状的凹坑布置在10%~32%弦长处,展向间隔5 mm,通过对比不同马赫数下不同凹坑结构叶栅的性能参数以及流场结构,结果表明:由于凹坑的存在,增强了近壁面湍动能强度,提高了流体抗分离能力,3种结构的凹坑都降低了总压损失,减弱了吸力面分离泡和角区分离;附面层厚度增加和三维流动效应使得所有凹坑叶栅的尾迹损失均有所增加;设计马赫数下球形凹坑效果最好,可降低6.48%的总压损失,但在Ma=0.8下展向长轴的椭球形凹坑可使总压损失系数减少10.23%。 展开更多
关键词 高负荷扩压叶栅 球形凹坑 椭球形凹坑 流动损失 转捩 角区分离 气动性能 漩涡结构
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服役环境下DD10单晶涡轮叶片断裂故障分析
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作者 高志坤 卜嘉利 +3 位作者 张开阔 佟文伟 李懋源 王威 《航空发动机》 北大核心 2025年第5期149-154,共6页
针对航空发动机DD10镍基单晶高温合金高压涡轮工作叶片在服役过程中发生的断裂故障,对叶片进行了外观检查、断口分析、金相检查、表面检查、化学成分分析及模拟试验。结果表明:故障叶片损伤性质为高周疲劳断裂;裂纹源区存在原始开裂,疲... 针对航空发动机DD10镍基单晶高温合金高压涡轮工作叶片在服役过程中发生的断裂故障,对叶片进行了外观检查、断口分析、金相检查、表面检查、化学成分分析及模拟试验。结果表明:故障叶片损伤性质为高周疲劳断裂;裂纹源区存在原始开裂,疲劳源区附近气膜孔锐角尖锐、无圆角过渡、存在重熔层,是导致该涡轮工作叶片产生早期疲劳开裂的主要原因;叶片涂层与基体界面扩散形成TCP相促进了疲劳裂纹的萌生及扩展。建议对单晶高压涡轮工作叶片气膜孔的打孔角度、打孔工艺以及叶片表面防护涂层选择等进行全方位研究,通过改变打孔方法、采用电液术等冷加工工艺,彻底消除重熔层、微裂纹等制孔缺陷;尝试采用电火花+磨粒流组合或者飞秒激光加工工艺,获得无重熔层、无裂纹、符合涡轮叶片相关技术要求的气膜孔。从叶片的设计、加工工艺、涂层、材料、检测等方面协同融合推进,防止出现原始缺陷及应力集中等现象,以避免此类故障再次发生。 展开更多
关键词 DD10单晶镍基高温合金 涡轮叶片 高周疲劳 原始裂纹 重熔层 航空发动机
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压气机钛合金叶片外物损伤试验
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作者 孙震 陈少俊 +3 位作者 赵振华 李文凯 金洪江 姚婷 《航空发动机》 北大核心 2025年第3期154-159,共6页
为研究压气机钛合金叶片受外物碰撞的影响,采用空气炮试验系统开展了轴流压气机钛合金叶轮叶片和模拟前缘叶片的外物损伤试验,分析了外物类型、外物尺寸、冲击速度和冲击角度等不同试验参数对叶片前缘损伤宽度与深度的影响。结果表明:... 为研究压气机钛合金叶片受外物碰撞的影响,采用空气炮试验系统开展了轴流压气机钛合金叶轮叶片和模拟前缘叶片的外物损伤试验,分析了外物类型、外物尺寸、冲击速度和冲击角度等不同试验参数对叶片前缘损伤宽度与深度的影响。结果表明:依据真实钛合金叶片前缘特征设计的模拟前缘叶片的外物损伤特征与真实叶片误差在3%以内,模拟叶片设计方法合理;硬度大的轴承钢对叶片前缘造成的损伤最大,相同硬度但形状尖锐的钢对叶片损伤深度最大;叶片前缘损伤尺寸随外物尺寸的增大而增大,最大损伤尺寸均在外物尺寸为4 mm时呈现,但硬度较低的玻璃对叶片产生的的损伤深度有上限;叶片前缘损伤尺寸随外物冲击速度的加快而增大,冲击速度为350 m/s时损伤深度可达1.82 mm,但损伤尺寸受限于外物尺寸的大小;在冲击角度为90°时,叶片前缘达到最大损伤宽度为1.98 mm,在冲击角度为30°时损伤宽度和深度均为最小。 展开更多
关键词 压气机 钛合金 模拟前缘叶片 外物损伤试验 冲击速度 航空发动机
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