尾气静电传感器空间灵敏度有限元仿真研究.pdf

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1、2014年仪表技术与传感器2014第5期InstrumentTechniqueandSensorNo．5尾气静电传感器空间灵敏度有限元仿真研究白杰，孙伟，吴延松，王伟(中国民航大学民用航空器适航与维修重点实验室，天津300300)摘要：航空发动机尾气静电传感器空间灵敏度受诸多因素的影响。文中就尾气静电传感器空间灵敏度进行研究。建立静电传感器数学模型，并应用大型有限元分析软件ANSYS计算静电传感器的空间感应电势和电场。系统地分析了不同轴向位置和径向位置的静电荷以及不同探级半径、介质介电常数和介质厚度对静电传感器空间灵敏度的影响。为尾气

2、静电传感器灵敏场的均匀分布和结构优化提供理论依据。关键词：航空发动机；空间灵敏度；静电传感器；有限元分析中图分类号：TH17文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)05—0007—04FiniteElementAnalysisofSpatialSensitivityofElectrodynamicSensorUsedforExhaustGasBAIJie，SUNWei，WUYan—song，WANGWei(KeyLaboratoryofCivilAircraftAirworthinessandMaintenance，Ci

3、vilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China)Abstract：Aero—engineexhaustgaselectrodynamicsensorspatialsensitivityisaffectedbymanyfactors．Thispaperstudiedontheexhaustgaselectrostaticsensorspatialsensitivity．Mathematicalmodelofelectrodynamicsensorwithdifferentgeometry

4、sizeisbuilt，andcalculatethespaceinductionelectricpotentialandelectricfieldofelectrodynamicsensorusingfiniteelementanalysissoftwareANSYS．Theeffectofstaticchargeofdifferentaxialandtangentialcoordinateanddifferentradiusofelectrode，dielectricconstantanddielectricthicknesson

5、spatialsensitivityofelectrodynamicsensorareinvestigatedsystematically，whichprovidesatheoreticalbasisfortheperformanceimprovementanddesignoptimizationoftheelectrodynamicsensorusedforexhaustgasKeywords：aero—engine；spatialsensitivity；electrodynamicsensor；finiteelementanaly

6、sis0引言取解析结果较困难。有限元法在数值计算中应用广泛，为解决发动机故障在飞机故障中占相当大比例，而气路部件故障复杂的分析计算与设计提供了有效的途径。文中首先建立点占发动机故障的90％以上。航空发动机在不同的工作状态下电荷在静电传感器灵敏空间的数学模型，然后采用ANSYS有会产生浓度、大小不同的碳烟颗粒；而发动机吸人外物会造成限元分析软件对静电传感器敏感元件建立有限元模型，对不同损伤，产生颗粒物；另外当发动机发生故障时，如叶片烧蚀、涂几何形状的尾气静电传感器空间静电场进行数值分析，进而获层剥落、叶片与机匣间的碰摩等都是尾气中异常颗

7、粒物的可能得传感器空间灵敏度分布情况。来源。基于气路颗粒荷电信息的航空发动机尾气静电监测是1尾气静电传感器数学模型一项新的监测技术，它是根据发动机尾气中电荷量的变化来实当带点颗粒经过测量电极时，会在电极的近段和远端产生现对气路部件状态的监测，从而获得发动机的工作状态和健康大小相等、正负相反的电荷，感应电荷量的大小是所有带点颗状况⋯。粒产生的感应电荷总和。这里可以把带点颗粒当作点电荷，点航空发动机尾气静电检测技术的核心元件是尾气静电传电荷所产生的静电场与电极上感应电荷相互作用，导体达到静感器。静电传感器主要分为环状和棒状两种，由于环状的

8、传感电平衡，此过程在极短的时间内完成(10’S)，因此，移动点电器对中心区域的颗粒不敏感，只适合于管道口径较小的环境荷与静电传感器之间的相互作用可以用静电场来描述。点电中，因此面对航空发动机这一大管径输送系统采用棒状传感