[发明专利]一种用于非均匀流场中静叶气动性能研究的扇形叶栅实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种可实现畸变条件下，用于非均匀流场中压气机静叶气动性能研究的扇形叶栅实验系统。

背景技术

燃气轮机作为一种先进的动力装置以其卓越的性能在航空、舰船、发电、石油化工、天然气输送及铁路运输等部门得到广泛应用。作为国防工业和国民经济的重大战略产品，其相关技术是21世纪动力系统的核心技术，直接影响着一个国家的国防、能源、安全和工业竞争能力。压气机是燃气轮机的核心部件，其在不同工况下的工作性能对整机性能有着直接影响，一直是国内外学者研究的重点。近年来，为了满足飞机飞行高度、飞行速度、以及高性能机动性的需求，压气机进口流场变得越来越复杂，在压气机中经常发生明显的流场畸变。由于压气机叶片设计属于高科技范畴，虽然有理论计算方法，但主要还是依靠各种实验才能获得理想结果，

因此，为了能够进一步研究进气畸变对静叶流道内部流场的影响，需要针对畸变流体影响的静叶流道开展实验测量，但整级实验难度大、成本高，且数据不易测量。并且受畸变流体影响的静叶流道呈现明显的非均匀性，各流道的流动状态均不相同，也增加了实验测量的难度。因此，设计带有可调导叶的扇形叶栅实验件，保证静叶进气条件与其在级中一致，又计入畸变条件的影响，同时还要保证足够的可测流道数量，这样的实验和数据测量方法是十分必要的。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种用于非均匀流场中静叶气动性能研究的扇形叶栅实验系统。本发明主要通过收敛段配合扇形叶栅实验段、抽吸系统与实验测试系统和数据采集系统，从而具有实验难度小、成本低、操作简单，且可开展不同来流马赫数、不同气流角、变节距和变动静叶相对周向位置等条件下的实验的优点。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于非均匀流场中静叶气动性能研究的扇形叶栅实验系统，其特征在于，包括：

收敛段，具有符合维氏曲线形状的扇形气流截面的筒体；

扇形叶栅实验段，包括导叶上栅板、导叶下栅板、可调导叶、左右抽吸腔室、静叶上栅板、静叶下栅板、滑动静叶和级间测量装置；

坐标位移机构固定座安装在所述导叶上栅板上；所述可调导叶通过导叶上下固定块安装在所述导叶上栅板和所述导叶下栅板之间；导叶调节定位块与所述可调导叶上端的导叶旋转轴连接构成导叶调节定位机构；

左侧抽吸板、左侧抽吸腔挡板、右侧抽吸侧板和右侧抽吸腔挡板固定在所述导叶上栅板和所述导叶下栅板的两端构成所述左右抽吸腔室；

所述滑动静叶与所述静叶上栅板和所述静叶下栅板之间采用滑道连接；PIV视窗堵块嵌入所述静叶上栅板构成所述静叶上栅板的密封；在进行PIV实验时，PIV视窗滑块安装在所述静叶上栅板的滑道中；级间测量滑道安装在所述静叶上栅板上，级间测量堵块嵌入所述静叶上栅板构成密封；在进行级间测量时，取下所述级间测量堵块，并将级间测量滑块安装在所述级间测量滑道上构成所述级间测量装置；

抽吸系统，包括流量计、节流阀、水循环式真空泵、三相异步电动机和变频控制器，所述变频控制器和所述节流阀调节所述水循环式真空泵的抽吸流量，并通过管路将所述水循环式真空泵与所述左右抽吸腔相连通；

实验测试与数据采集系统，通过各个数据采集装置与所述收敛段的出口和所述扇形叶栅实验段的进口相连，将得到的压力信号转化为电信号，传输给计算机进行处理，完成对预设的实验参数的采集与处理。

进一步地，所述收敛段的出口截面尺寸与所述扇形叶栅实验段的入口完全匹配，并在所述收敛段的出口位置区域设置总压探针安装孔和壁面静压孔。

进一步地，所述抽吸系统采用在左、右侧抽吸板布置抽吸缝对流到内部流场进行抽吸，所述左侧抽吸板和所述右侧抽吸板通过定位螺钉固定在导叶上、下栅板上，并与所述左侧抽吸腔挡板和所述右侧抽吸腔挡板分别建立密封抽吸腔，在所述左侧抽吸板和所述右侧抽吸板上开抽吸孔与所述水循环式真空泵进行连接，完成抽吸。

进一步地，所述坐标位移机构固定座通过螺栓与所述扇形叶栅实验段的法兰盘连接，根据叶栅出口测量截面的变化改变坐标位移机构在法兰盘周向位置。

进一步地，所述导叶上栅板、所述导叶下栅板和所述导叶上下固定块的连接面均采用球面设计，所述可调导叶通过所述导叶调节定位块调节角度，且由上端定位螺丝与所述导叶上栅板上的定位螺纹孔固定，并通过垫圈和下端螺母对定位后的所述可调导叶进行固定。

进一步地，所述滑动静叶采用叶片和上下流道一体加工成型，通过滑齿与所述静叶上栅板和所述静叶下栅板连接。