[发明专利]一种压气机叶栅实验装置无效
申请号: | 201110189837.1 | 申请日: | 2011-07-07 |
公开(公告)号: | CN102287389A | 公开(公告)日: | 2011-12-21 |
发明(设计)人: | 刘波;曹志远;赵鹏程;朱柱国;赵旭民;黄建;李志鹏 | 申请(专利权)人: | 西北工业大学 |
主分类号: | F04D27/00 | 分类号: | F04D27/00 |
代理公司: | 西北工业大学专利中心 61204 | 代理人: | 慕安荣 |
地址: | 710072 *** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 压气 机叶栅 实验 装置 | ||
技术领域
本发明涉及发动机实验领域,具体是一种用于叶片表面和叶栅端壁组合抽吸式压气机叶栅的实验装置。
背景技术
更高的级压比、更高的效率一直是压气机设计者孜孜以求的目标。自1997年MIT的Kerrebrock等最早提出吸附式压气机这一新概念以来,吸附式压气机逐渐成为一个提高压气机级压比、提高效率的重要研究方向。
国内外研究人员针对吸附式压气机叶栅做了大量研究工作。南京航空航天大学/中国燃气涡轮研究院的兰发祥、周拜豪、梁德旺、黄国平等在论文《跨、超声速吸附式压气机平面叶栅试验》中介绍了一种跨、超声速吸附式压气机平面叶栅试验系统,该系统中叶栅试验件包括左右各1个栅板、头末叶片、基本叶片、测压叶片、左右各1个抽气罩等,可有效进行跨、超声速吸附式压气机平面叶栅试验;哈工大陈浮、宋彦萍、陈绍文、陆华伟等的发明专利《吹气或吸气式压气机叶栅实验系统》详细地介绍了一种吹气或吸气式压气机叶栅实验系统,该系统由空心叶栅、真空腔、流量计、真空泵等组成,可进行吸附式压气机叶栅实验。但上述系统仅能进行叶片吸力面抽吸实验,无法针对压气机叶栅进行叶片表面与叶栅端壁组合抽吸实验。
哈尔滨工业大学的郭爽、陈绍文、宋彦萍、陈浮、王仲奇及大连海事大学的陆华伟等在论文《组合抽吸对大转角扩压叶栅性能的影响》中实验研究了叶栅端壁和叶片吸力面同时进行了附面层吸除对扩压叶栅性能的影响,文中简要介绍了叶栅附面层抽吸结构,但并未给出叶片吸力面和叶栅端壁组合抽吸的叶栅结构示意图。
发明内容
为克服现有技术中存在的无法同时进行叶片表面和叶栅端壁抽吸实验的不足,本发明提出了一种压气机叶栅实验装置。
本发明包括4~8个叶片、1~5个抽吸叶片、2个第一抽吸罩、2个第二抽吸罩和安装架,并且叶片1的数量为偶数,抽吸叶片2的数量为奇数;其中:
安装架包括第一栅板和第二栅板。第一栅板和第二栅板之间相互平行,并且第一栅板和第二栅板的安装面相对应。第二栅板的安装面均布有多个安装槽,4~8个叶片和1~5个抽吸叶片安装在第一栅板和第二栅板的安装面上,并且1~5个抽吸叶片位于第一栅板和第二栅板的中心位置。在第一栅板和第二栅板上安装抽吸叶片的各个安装槽靠近抽吸叶片吸力面一侧均有一个端壁抽吸槽。在第一栅板和第二栅板上用于安装抽吸叶片的各个安装槽的尾缘处均贯通所在的栅板,形成了抽吸叶片气体抽吸缝。端壁抽吸槽的前缘处贯通第一栅板和第二栅板,形成了端壁气体抽吸缝。2个第一抽吸罩安装在第一栅板的外表面中心处,所述的2个第一抽吸罩中心的抽气孔的位置分别与第一栅板上中心处的抽吸叶片气体抽吸缝和端壁气体抽吸缝对应;2个第二抽吸罩安装在第二栅板的外表面中心处,2个第二抽吸罩中心抽气孔的位置分别与第二栅板上中心处的抽吸叶片气体抽吸缝和端壁气体抽吸缝对应。
抽吸叶片内部为真空腔,该真空腔贯通抽吸叶片的叶根和叶尖,并位于抽吸叶片的15%~75%弦长处;在抽吸叶片的吸力面上开有矩形的叶片抽吸缝,所述的叶片抽吸缝的方向同叶展方向;叶片抽吸缝的长度同全叶高,叶片抽吸缝的宽度为叶片弦长的2%;该叶片抽吸缝垂直于抽吸叶片表面,并与抽吸叶片内部的真空腔贯通;叶片抽吸缝的中心与抽吸叶片前缘的距离为25%~60%弦长。
抽吸叶片的真空腔的形状与抽吸叶片外形相同;真空腔截面各处宽度等于当地叶片厚度的1/2;真空腔贯通抽吸叶片叶根和叶尖。
所述的端壁抽吸槽均垂直于第一栅板;端壁抽吸槽的外形与安装槽的外形相同;端壁抽吸槽的前缘和尾缘分别与各抽吸叶片前缘和尾缘的位置相同。
在第一抽吸罩和第二抽吸罩中心的抽气孔上均固定有抽气筒。第一栅板的安装面和第二栅板的安装面之间通过四个定距柱固定连接。
本发明通过在叶片表面、叶栅端壁进行抽气以控制附面层分离是提高压气机叶栅性能。在叶片吸力面抽吸低能气体可有效延缓叶展中部气流分离,提高压气机叶栅的扩压能力,并降低损失,但叶片吸力面抽吸对端壁区流动改善不如叶展中部明显;在叶栅端壁抽吸附面层内的低能气体,可有效改善端壁区域的流动,削弱叶栅通道内的二次流动,降低叶栅损失。本发明成功地实现了压气机叶栅叶片表面和叶栅端壁组合抽吸,同时改善叶展中部和叶栅端壁区域的流动,可大幅提高压气机叶栅的性能,降低气动损失。
附图说明
图1是压气机叶栅实验装置结构示意图的主视图;
图2是压气机叶栅实验装置结构示意图的俯视图;
图3是压气机叶栅实验装置结构示意图的右视图;
图4是压气机叶栅实验装置的三维视图;
图5是第一栅板结构的主视图;
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