考虑表面形貌的叶片密封表面润滑与摩擦的研究的开题报告.docx

考虑表面形貌的叶片密封表面润滑与摩擦的研究的开题报告
一、选题意义
随着石油资源的日益枯竭和环境问题的日益突出，大型涡轮机、压缩机、飞机发动机等机械设备在使用中需要实现更加高效的能量转换和更加可靠的工作状态。其中，涡轮机和压缩机等机械设备的叶片间隙，是影响其工作效率和寿命的重要因素之一，而叶片间隙的密封技术则是解决此问题的有效途径之一。
表面形貌是影响叶片间隙密封性能的关键因素之一，其可以影响液体或气体在叶片表面的流动状态，进而影响密封的润滑和摩擦。因此，研究表面形貌对叶片密封表面润滑与摩擦的影响，对制定更加科学的叶片间隙密封技术具有重要的意义。
二、研究内容
本研究拟针对涡轮机、压缩机等机械设备中叶片间隙的密封问题，通过实验和数值模拟的方法，研究表面形貌对叶片密封表面润滑与摩擦的影响。具体内容如下：
1.实验部分
(1)制作不同表面形貌的叶片试样，包括平整表面、微型凸起表面、微型凹陷表面等多种形貌。
(2)采用密封装置将试样与密封盒相连，通过荧光探针测量在不同流量、不同压力条件下液体在试样表面的流动情况，并记录摩擦力和密封效果等参数。
(3)对实验数据进行统计分析，探讨不同表面形貌下试样润滑和摩擦性能的差异。
2.数值模拟部分
(1)基于CFD软件建立液体在叶片表面的流动模型，对不同表面形貌下液体流动的状态进行数值模拟。
(2)根据实验数据对数值模型进行验证和修正，并通过数值模拟分析探讨叶片表面形貌对液体流动和密封性能的影响机理。
(3)通过数值模拟优化叶片表面形貌设计，提高叶片间隙的密封性能。
三、预期成果
通过实验和数值模拟的研究，本文拟针对涡轮机、压缩机等机械设备叶片间隙密封问题，从表面形貌对叶片密封表面润滑与摩擦的角度进行探讨和研究，进而研究出表面形貌对液体流动和密封性能的影响机理，并提出优化叶片表面形貌设计的方法。预期的研究成果有：
1.揭示表面形貌对叶片间隙的密封性能的影响机理。
2.基于实验和数值模拟结果，提出优化叶片表面形貌设计的方案。
3.为涡轮机、压缩机等机械设备叶片间隙密封技术的发展提供一定的理论和技术支撑。
四、研究方法
本研究采用实验和数值模拟相结合的方法进行研究。实验部分进行试验数据的采集和统计分析，分析表面形貌对液体流动和密封性能的影响；数值模拟部分建立液体在叶片表面的流动模型，分析不同表面形貌下的液体流动和密封性能。
五、研究计划
时间节点|研究内容|
:-:|:-:|
2022.9-2022.11|文献综述和理论探讨，初期实验设计和流程梳理|
2022.11-2023.2|实验部分试样制作并进行实验数据的采集和统计分析|
2023.2-2023.4|数值模拟部分建立液体在叶片表面的流动模型，并进行数值模拟分析|
2023.4-2023.5|结合实验和数值模拟结果，研究表面形貌对叶片间隙密封性能的影响机理|
2023.5-2023.6|提出优化叶片表面形貌的设计方案，并进行实验和数值模拟验证|
2023.6-2023.8|论文撰写和论文答辩准备|