下载文档原格式
第1篇一、实验目的本实验旨在通过对涡轮叶片进行理化分析，了解其材料性能、微观组织结构以及表面处理效果，为涡轮叶片的设计、制造和性能优化提供科学依据。
二、实验材料与方法1. 实验材料本次实验使用的涡轮叶片材料为高温合金，具体牌号为XXX。
2. 实验方法（1）材料性能分析：采用X射线衍射（XRD）技术分析涡轮叶片的晶体结构，利用扫描电镜（SEM）观察叶片表面形貌和微观组织，采用能谱分析（EDS）检测叶片表面的元素组成。
（2）微观组织分析：利用光学显微镜（OM）观察叶片的宏观组织，采用透射电子显微镜（TEM）观察叶片的微观组织。
（3）表面处理效果分析：采用原子力显微镜（AFM）测量叶片表面的粗糙度，利用X射线光电子能谱（XPS）分析叶片表面的化学成分和结合能。
三、实验结果与分析1. 材料性能分析（1）XRD分析结果显示，涡轮叶片主要由面心立方（FCC）结构组成，晶粒尺寸约为100μm。
（2）SEM分析表明，叶片表面光滑，无明显的裂纹、孔洞等缺陷。
（3）EDS分析结果显示，叶片表面主要含有Ti、Al、Cr、Ni、Co等元素，符合高温合金的成分要求。
2. 微观组织分析（1）OM分析显示，叶片的宏观组织为多边形晶粒，晶粒尺寸约为100μm。
（2）TEM分析表明，叶片的微观组织为细晶强化，晶粒尺寸约为1μm。
3. 表面处理效果分析（1）AFM测量结果显示，叶片表面的粗糙度为0.5μm，表面平整。
（2）XPS分析表明，叶片表面主要含有Al、Ti、O、C等元素，表面形成了Al2O3、TiO2等热障涂层。
四、结论1. 涡轮叶片材料为高温合金，具有优异的力学性能和耐高温性能。
2. 叶片表面光滑，无明显的缺陷，有利于提高其使用寿命。
3. 叶片表面形成了热障涂层，提高了其抗热冲击性能。
4. 通过对涡轮叶片进行理化分析，为叶片的设计、制造和性能优化提供了科学依据。
五、建议1. 进一步优化涡轮叶片的制造工艺，提高其尺寸精度和表面质量。
+–在导向叶片中气流加速–在工作叶片中气流也加速––在导向叶片中气流加速–在工作叶片中气流不加速–+航空燃气涡轮的特点是功率大、燃气温度高、转速高、负荷大。
现在大推力涡扇发动机的涡轮输出功率高达100MW以上，平均一片涡轮叶片发出的功率达200kW。
可想而知的燃气轮机的推力之大。
+燃气轮机被广泛应用，如飞机的发动机、坦克的发动机、大型舰的动力装置都采用了燃气涡轮机。
116‐石家庄号导弹驱逐舰为沈阳级（051C型）“中华光荣级”或“中华俄式神盾舰”。
+采购乌克兰GT25000之前，由于燃气轮机的缺失，中国不得不继续制造以蒸汽轮机为动力的051C型驱逐舰，虽然该舰拥有较强的反舰和防空火力，但由于蒸汽轮机占用太多空间，作为中国最大的国产驱逐舰却取消了直升机机库。
+由于缺少国产高性能舰用燃气轮机，中国海军战舰的大型化也收到制约，每一款新型驱逐舰都只能建造一两艘，难以形成大规模战斗力。
最大航速受到了限制。
+蒸汽轮机虽然能够使驱逐舰航速超过30节，但由于体积过大，再加上加速性等指标落后于时代，因此已逐步被国外所淘汰由于发动机限制。
+中航工业发展燃气轮机。
+中国海军的052系列均采用了进口燃气轮机，最新型的052C虽然舰体较小，但舰上可用空间却更加宽裕。
+中国国产052系列均采用了高性能燃气轮机，但由于国产燃气轮机的缺失，一直没能进行更大批量的建造。
+中国海军进口的“现代”级驱逐舰也采用了蒸汽轮机，因此在航海性能上存在诸多弱点。
+涡轮试验与压气机试验有很多相同之处。
+涡轮试验研究在航空发动机中始终具有非常重要的地位和作用:不仅对理论研究结果会起到试验验证的作用，而且能提供修正理论方法的可靠依据，从而进一步改进理论方法。
+世界航空发达国家的公司、研究机构，如GE 公司、P∙W公司、R．R公司、NASA和UHAM 等，都拥有一流的涡轮试验设备。
+涡轮试验除了要进行性能测量（效率和输出功率）外，还由于涡轮承受燃烧室出口排出的高温燃气，因此，还要进行涡轮导向叶片和转子叶片的冷却试验研究。
成绩北京航空航天大学叶轮机械原理实验报告学院能源与动力工程学院专业方向热能与动力工程班级120421学号学生姓名指导教师实验四涡轮叶栅流场显示实验4.1实验目的1、熟悉流动显示的实验方法，掌握通过实验观察来帮助认识流动机理这一重要的科研方法；2、认识涡轮叶栅内复杂的非定常流动现象。
4.2实验内容1、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下中间叶高通道内的非定常流场，认识不同攻角下涡轮叶栅压力面、吸力面附近以及通道中部的流动特点；2、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下中间叶高叶片尾迹的非定常流场，认识不同攻角下涡轮叶片尾迹的流动特点；3、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下涡轮端壁区二次流的非定常流场，认识不同攻角下涡轮叶栅端壁区前缘马蹄涡、通道涡、端壁附面层、叶背附面层、角区流动等以及它们相互作用、相互影响的非定常特点；4、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下涡轮端壁泄漏流的非定常流场，认识涡轮叶栅存在叶尖径向间隙后不同攻角下叶栅端壁泄漏流、泄漏涡、前缘马蹄涡、通道涡、端壁附面层、叶背附面层、角区流动等以及它们相互作用、相互影响的非定常特点，帮助理解涡轮内的流动现象。
4.3氢气泡法流场显示方法氢气泡流动显示技术是近几十年发展起来的流动显示技术，跟随性好、分辨率高，既可作定性观察又能作定量测量，适用于湍流、旋涡等非定常流动和紊流脉动的研究。
氢气泡法应用水的电解原理，在水中通上电流使其电解，在阴阳极分别产生氢气泡和氧气泡，由于阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，产生的氢气泡数量多, 氢气泡的体积可以比氧气泡小得多，所以利用氢气泡作为示踪粒子来显示流场。
涡轮马达的水力性能数值分析涡轮马达是一种转换水流能量为机械能的装置，具有高效能和低维护成本的特点。
在设计涡轮马达时，水力性能数值分析是必不可少的。
水力性能数值分析是根据物理原理和数学模型对涡轮马达的运行性能进行预测和优化的过程。
该分析主要涉及流量、扭矩、功率和效率等方面的参数。
下面分别从这四个方面对涡轮马达的水力性能进行分析：1. 流量分析流量是指每秒通过涡轮马达内部的水体积。
可以采用流量计测量实际流量，但能计算流量的数学模型可以用于预测涡轮马达的流量。
流量受多种因素影响，包括水位高度、管道直径、进口速度、叶片大小和形状等，这些因素也影响着涡轮马达的效率和扭矩。
2. 扭矩分析涡轮马达的扭矩是指输出的力矩，是用于推动其他机械设备的重要指标。
扭矩的大小取决于涡轮旋转中的力增量，而这一增量与流量和入口温度的参数有关。
扭矩可以用扭矩传感器和数学模型来测量和预测。
3. 功率分析功率是指涡轮马达每秒产生的能量，通常以瓦特（W）或千瓦（KW）计算。
功率大小取决于涡轮的扭矩和旋转速度。
功率可以通过扭矩和转速传感器来测量和计算。
4. 效率分析效率是指涡轮马达的输出功率与输入能量之比，它反映了涡轮马达的性能。
效率的大小取决于涡轮的几何形状、转速和流量等因素。
涡轮马达的效率通常在40%至90%之间。
通过数学模型和实验数据可以预测和优化涡轮马达的效率。
总之，水力性能数值分析是设计和优化涡轮马达的前提。
该分析可以通过实验和数学模型相结合的方法来进行。
设计者需要在多种参数之间进行权衡，以确定最佳的涡轮马达配置。
这样，可以使涡轮马达在给定水流条件下获得最大的能量转换效率。
以下是一组关于涡轮马达的水力性能数据，包含流量、扭矩、功率和效率等方面：- 流量：50 l/s- 扭矩：1000 Nm- 功率：45.6 kW- 效率：65.2%通过这些数据可以得到一些结论：首先，流量的大小表明涡轮马达可处理的水流量达到50升每秒。
这对于需要大量水流的应用来说是相当高的，例如发电厂或水力发电站的涡轮马达。
Eckardt叶轮数值计算一、引言二、研究方法本文研究的叶轮为入口轴向进气，工质为理想气体，总温总压入口条件为Pt=1 atm , Tt=288 K，叶轮设计转速为14000 rpm，设计流量为5.31Kg/s，设计压比为2.0。
叶顶间隙为前缘0.5mm，尾缘0.7mm，出口直径为400mm，叶片数为20。
数值计算选择cfx软件，指定网格数为60万，设置壁面y+为4，最终生成网格数为721160，最终网格如下图所示。
选择k-e湍流模型，设置总温总压入口，流量出口。
三、总体性能对比3.1 三个工况点性能对比由下表可看出，在转速14000RPM下，三个流量点的压比和效率偏差均较大，且对比几何结构，工况点流量总体性能实验值计算值偏差总压比 2.086 1.977 -5.22%4.53绝热效率86.5 92.6 7.05%总压比 2.094 1.949 -6.9%5.31绝热效率88 92.7 5.36%总压比 2.061 1.916 -7.03%6.09绝热效率86.8 92.1 6.1%3.2 总压特性在转速14000RPM的情况下，出口流量超过7.31kg/s后计算不能收敛，改用压力出口计算，出口静压从5000pa降低至-20000pa,出口流量只能到7.31174kg/s,即cfx计算的阻塞流量偏小，但同一流量点处流量出口和静压出口计算结果偏差较大，故只用流量出口的计算值绘制性能曲线。
四、流场细节对比叶轮的子午流道，相关尺寸及测量面位置如下图和表格所示。
测量面Ⅰ0.08Ⅱ0.43Ⅲ0.59Ⅳ0.87Ⅴ 1.014.1 压力场分析4.1.1 叶轮流道内静压分布下图为流道内压力场分布，cfx的静压为相对压力值，本文设置的参考压力为大气压，对比文献中的压力图，可知压力的范围及分布基本一致，在0.4～0.7倍叶片弦长方向，靠近轮盖和吸力面侧出现低压区。
4.1.2 叶轮出口总压下图为在M2工况点下，叶轮出口附近截面绝对总压分布，对比M1工况下的实验数据，可知在吸力面和轮毂侧（A），压力面靠近轮盖侧（B）处存在高压区，在轮盖侧绝对总压均较低，从压力面到吸力面变化不是非常明显，使高压区B位置比实验数据稍微远离轮盖侧。
航空涡轮叶片水流量检测技术摘要：针对涡轮转子叶片内腔冷却效果的检测，该文简要介绍了通过对涡轮叶片水流量检测继而得到涡轮叶片内腔冷却数值的一种较为简便的检测方法。
以涡轮叶片为例介绍检测方法的同时，对水流量实验器的重复性、准确性以及试验器校验用标准样件如何选取也进行了分析。
关键词：涡轮叶片水流量水流量试验器Abstract：In order to detect the cooling effect of the inner cavity of the turbine rotor blade, a relatively simple detection method to obtain the cooling numerical value based on the flow rate of the turbine blades is introduced and analyzed. At the same time, the repeatability and accuracy of the experimental equipments are discussed. Finally, based on the test and get the turbine blade of a kind of. To measure method of turbine blade as an example to introduce at the same time, repeatability, accuracy of flow experimental apparatus and tester calibration using standard samples are how to select also conducted more rigorous introduction, thus obtained a set of design, the water flow tester is use, calibration method.Keywords：Turbin blade Flow rate Experiment equipment for flow rate在航空发动机和燃气轮机的设计中，随着科学技术的不断发展，如何更为有效地提高涡轮叶片工作时的冷却效果，确保涡轮叶片更为有效的工作，这不仅依赖工艺水平的提升，也要求结构设计的改进[1,2]。
