[发明专利]一种基于围道积分的涡轮叶片辐射测温中背景辐射影响修正方法

摘要

本发明提供一种基于围道积分的涡轮叶片辐射测温中背景辐射影响修正方法，步骤1：利用软件仿真得到涡轮导叶温场分布。步骤2：动叶与导叶表面三角面元划分。步骤3：利用围道积分计算动叶与导叶间的角系数。步骤4：被测动叶面元受导叶背景辐射影响计算。步骤5：计算与分析动叶旋转到不同位置时所受背景辐射。步骤6：根据背景辐射分布规律，对高温计测量结果进行修正。本发明可以有效修正利用辐射测温法测量涡轮叶片温度时来自周围高温环境下的背景辐射。

主权项

1.一种基于围道积分的涡轮叶片辐射测温中背景辐射影响修正方法，其特征在于：步骤如下：步骤1：得到涡轮导叶温场分布；步骤2：动叶与导叶表面三角面元划分；步骤3：利用围道积分计算动叶与导叶间的角系数；任意导叶的三角面元j对动叶的三角面元i的角系数Fij的围道积分计算公式为：式中：A_j为导叶的三角面元j的面积，R为两面元之间的距离；C_i与C_j分别为组成三角面元i和三角面元j的边线，dx，dy与dz分别为对应方向上的长度；且C_i由向量和组成，C_j由向量与组成，则F_ij的围道积分计算公式推导为：其中：假设A、B、C、D、E的坐标分别为(ax,ay,az)、(bx,by,bz)、(cx,cy,cz)、(dx,dy,dz)、(ex,ey,ez)；则向量与的参数方程表达形式如下：式中：s与t为参数方程的参数，取值区间皆为[0,1]；向量与上两点之间的距离为R为：R＝sqrt((x2‑x1)2+(y2‑y1)2+(z2‑z1)2)    (7)则有：步骤4：被测动叶面元受导叶背景辐射影响计算；利用三角面元对导叶表面进行划分，导叶表面对动叶被测面元的背景辐射影响等效于各导叶面元对被测动叶面元影响的叠加：式中：A_i为被测动叶面元i的面积，A_j为导叶面元j的面积，为导叶面元j的辐射能量；步骤5：计算与分析动叶旋转到不同位置时所受背景辐射；给出一个导叶面元与一个动叶面元，假设动叶面元绕涡轮轴旋转的角度为θ，新位置处动叶三角面元的三个顶点坐标分别为A’(ax’,ay’,az’)，B’(bx’,by’,bz’)，C’(cx’,cy’,cz’)；以A’的坐标为例，其相对于起始点A(ax,ay,az)的坐标变换矩阵为：根据上式计算动叶旋转任意角度θ后与导叶面元之间的角系数，进而求得动叶旋转θ角度后所受周围环境的背景辐射；步骤6：根据背景辐射的分布规律，对高温计测量结果进行修正；假设利用辐射高温计测量动叶某点时得到的辐射能量为Etot，并计算得到的背景辐射能量为Eback，对高温计测量结果进行背景辐射修正后得到的辐射能量Ecor为：Ecor＝Etot‑(1‑e)·Eback根据修正后的辐射能量Ecor得到修正后的测量温度。