[发明专利]一种具有互换性的风洞实验件及其风洞系统

说明书

本发明公开了一种具有互换性的风洞实验件及其风洞系统，其风洞实验件由靶板、冲击板和钢圈组成，靶板和钢圈的四周突出于冲击板的边沿形成便于卡装的工字型结构，能够满足将不同外形尺寸和结构形式的涡轮叶片元件级系列化实验件安装在同一个实验段上的要求；其风洞系统使多种规格的实验件能够在同一个风洞、同一个实验段上组装和互换，并具有极佳的气密性和减震性，大幅降低了复合冷却元件级风洞实验的成本，同时也提升了实验精度和实验效率。

技术领域

本发明涉及涡轮叶片冷却元件级风洞实验技术领域，具体涉及一种具有互换性的风洞实验件及其风洞系统。

背景技术

在涡轮叶片冷却元件级风洞实验中，通常需要对很多结构相似但物理尺寸不同的实验件进行复合冷却系列化测试。现有技术中的复合冷却实验通常需要一个回流式热风洞和直流式风洞系统组合才能完成系列化实验，其中，回流热风洞用来模拟涡轮叶片外侧高温燃气的物理条件，而通过稳压箱连通到回流热风洞的风洞实验段侧部的直流式风洞提供的二次流，用来模拟叶片内部冷气冷却叶片的物理条件。对应的，现有的涡轮叶片元件级系列化冷却实验中的实验件，主要由冲击板、垫板和靶板三部分组成，每块板子的结构外形都是平板没有任何拐角，其安装在稳压箱内的靠近风洞实验段的一端。

由于一个风洞实验段的结构以及外形尺寸是固定的，系列化实验中不同的实验件无法直接在传统风洞实验段上进行实验，进而，为完成实验件的系列化实验，通常需要用到多个不同规格的实验段来安装对应规格的实验件，这种方法不仅人力财力资源投入巨大，而且浪费了宝贵的实验时间，降低了实验效率，尤其是对实验环境条件有要求的传热实验来说更是这样，实验时间越长，外界环境变化就越大，实验结果中人为误差也就越大。

因而，如何在保证诸如气密性、减震性等实验基本要求的情况下解决风洞实验段上系列化实验件的安装问题，是现有系列化实验件的风洞实验中必须面对的问题。

发明内容

介于上述情况，本发明提出一种具有互换性的风洞实验件及其风洞系统，其风洞实验件的结构能够能够满足将不同外形尺寸和结构形式的涡轮叶片元件级系列化实验件安装在同一个实验段上的要求，且其风洞系统使多种规格的实验件能够在同一个风洞、同一个实验段上组装和互换，并具有极佳的气密性和减震性，大幅降低了复合冷却元件级风洞实验的成本，同时也提升了实验精度和实验效率。

一方面，本发明提出一种具有互换性的风洞实验件，包括：有序排布有多个气膜孔的靶板，以及安装在靶板一面上的冲击板，所述冲击板上对应靶板的每个气膜孔开设有通风孔，所述冲击板的两面都设置有凹槽，所述通风孔均开设在所述凹槽内，所述靶板通过螺栓固定到冲击板的一面上，所述冲击板的背离靶板一面设置一钢圈，所述钢圈的内环面位于凹槽之外；所述靶板和钢圈的四周均突出于对应一侧的冲击板的边沿。

进一步地，所述凹槽外侧的冲击板上环设有多个螺纹固定孔，所述气膜孔外侧的靶板上对应每个螺纹固定孔设置有螺栓连接孔，所述螺栓穿过螺栓连接孔螺接到对应的螺纹固定孔上。

进一步地，所述螺栓连接孔为沉头孔，对应的，所述螺栓为沉头螺栓。

进一步地，所述冲击板的设置钢圈一侧的凹槽的槽壁上，均匀开设有垂直贯通到冲击板的四个侧面的连接孔，所述钢圈通过所述连接孔连接到冲击板上。

上述的具有互换性结构的风洞实验件，其靶板和钢圈的突出于的冲击板的结构设计，形成了一种具有互换性的安装结构，使得不同规格的实验件安装在同一个风洞实验段上成为可能，实验者只需将风洞实验件各部件的最外侧尺寸调整到满足风洞实验段的实验要求即可，简单组装之后即可进行实验，大幅降低了复合冷却元件级风洞实验的成本，同时也提升了实验精度和实验效率。

另一方面，本发明提出一种风洞系统，使用前述的具有互换性的风洞实验件，还包括：回流式热风洞以及通过稳压箱连通到回流式热风洞的风洞实验段侧部的直流式风洞，所述稳压箱与风洞实验段通过互换连接结构可拆卸连接，所述具有互换性结构的风洞实验件可拆卸的安装于所述互换连接结构上。