【摘 要】
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航空发动机中压气机的气动效率与叶型设计有密切关系,为降低分离流转捩和尾迹掺混等现象造成的流动损失,需开展压气机叶片尾迹气流测量以获取叶片周围流场分布规律。本文探究了不同电源激励下的辉光放电特征以及辉光放电主要参数对等离子体风速测量技术性能的影响,基于此设计了一种可用于压气机尾迹气流测量的等离子体风速敏感元件,并对其展开测试。得到如下主要结论:（1）对比两种电源类型激励下的放电特征和对流场的敏感规律
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航空发动机中压气机的气动效率与叶型设计有密切关系,为降低分离流转捩和尾迹掺混等现象造成的流动损失,需开展压气机叶片尾迹气流测量以获取叶片周围流场分布规律。本文探究了不同电源激励下的辉光放电特征以及辉光放电主要参数对等离子体风速测量技术性能的影响,基于此设计了一种可用于压气机尾迹气流测量的等离子体风速敏感元件,并对其展开测试。得到如下主要结论:（1）对比两种电源类型激励下的放电特征和对流场的敏感规律,确定等离子体的激励方式。测试获得以交流辉光放电为基础的等离子体风速测量技术在流场作用下的稳定性和灵敏度均优于直流辉光放电,并且对电极的烧蚀温度较小;载波频率的可控性使得交流辉光放电的频响可达到数百kHz,更适合用于高频扰动流场测量。（2）研究等离子体风速测量技术主要参数的影响规律,为敏感元件设计提供依据。实验表明,选用直径300μm钨丝作为电极,维持电极间隙在60～100μm之间,辉光放电在流场作用下具有更好的稳定性;增大放电电流能提高量程,但加剧了电极的溅射损耗;提高电源频率能提高放电效率和频响,但电极的非对称烧蚀变得明显。（3）在上述结论基础上,设计等离子体风速敏感元件并对其性能进行测试。验证了敏感元件可在低于500℃环境中长时间使用,并具有低温漂特性。通过在电路中串接电容形成反向电场,有效抑制了火花放电的形成,使输出噪声明显减少。提出加入时间相关函数对输出进行补偿,有效解决了电极损耗引起的输出不一致问题。在动态测试中,敏感元件捕获了超过50kHz的紊流信号和100kHz的谐波信号,得到的响应时间小于1ms。
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