[發明專利]一種汽輪機葉片材料抗水蝕性能測試及評價方法

有效

• 申請號: 201911183810.4
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110926988B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 謝永慧;張哲源;張荻
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種汽輪機葉片材料抗水蝕性能測試及評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，通過現場數據采集方法，獲得汽輪機動葉片實際運行的工況參數，包括進口總壓P_in，進口總溫T_in，進口濕度H_in，以及出口壓力P_out；

步驟2，根據步驟1得到的工況參數，結合具體的葉片型線和離散液滴流動模型，通過數值模擬方法計算得到葉片表面不同位置液滴撞擊工況參數，包括撞擊角度α，相對撞擊速度V，以及液滴直徑D；

步驟3，根據步驟2得到的液滴撞擊工況參數，調節實驗臺各部件參數及尺寸以適應目標水蝕研究工況；具體實現方法如下：

更換尺寸d的射流噴嘴以滿足液滴直徑D，加工傾斜角β的材料試樣以滿足撞擊角度α，調節高速射流泵油壓P₀以滿足相對撞擊速度V，油壓P₀按照如下公式進行調節：

P₀＝500V²

射流噴嘴按照如下公式進行計算尺寸d并選擇相應噴嘴型號：

其中r_c是射流核半徑，ζ是射流衰減系數，L是射流噴口到達實驗靶材的距離，l是噴嘴出口圓柱段長度，ρ是水蝕工質的密度，η是水蝕工質的動力粘滯系數；

試樣加工傾斜角β按如下公式進行計算并加工：

β＝α-arctan(u_R/V)

其中u_R為撞擊點處試驗件旋轉線速度；

步驟4，通過材料抗水蝕性能測試，每經過一段時間間隔Δt對射流沖擊的樣本進行稱重拍照、顯微形貌分析以及材料力學性能測試，實驗時間間隔Δt根據材料性能和實驗工況參數計算得到，采集得到樣本水蝕質量損失隨時間變化的數據；

步驟5，采用邏輯回歸方程對離散數據點進行擬合，獲得材料水蝕特性曲線；若獲得的曲線趨勢不合理，則修改水蝕實驗方案，并重復步驟3-步驟5；

步驟6，在得到合理的材料水蝕特性曲線的基礎上，繪制材料水蝕特性曲線最大侵蝕率切線和穩定侵蝕率切線，從而對材料水蝕階段進行定量劃分，同時獲得最大侵蝕率、等效潛伏期時長以及穩定侵蝕率水蝕性能參數；

步驟7，針對基準材料，對待測材料的水蝕性能參數進行無量綱計算，用于不同實驗平臺之間以及不同實驗批次的測試結果的對比分析；同時定量化分析水蝕工況對不同待測材料水蝕性能系數的影響規律。

2.根據權利要求1所述的一種汽輪機葉片材料抗水蝕性能測試及評價方法，其特征在于，步驟7中，水蝕工況為相對撞擊速度V、撞擊角度α或液滴直徑D；水蝕性能系數為等效潛伏期時長、最大侵蝕率或穩定侵蝕率。