[发明专利]一种吸附式压气机叶栅实验装置

说明书

本发明公开了一种吸附式压气机叶栅实验装置，该实验装置位于叶栅风洞内；长短抽吸棒分别与外部抽吸装置连接，并设置与长抽吸棒相连的外部抽吸装置的抽吸流量，根据需要设置与短抽吸棒相连接的外部抽吸装置的抽吸流量来抽吸叶片吸力面的气流。通过分层抽吸的方式，将端壁的抽吸气流从第一层抽吸腔抽出，将叶片吸力面的抽吸气流从第二层抽吸腔抽出，两股气流完全被隔开，实现分别控制端壁和叶片吸力面抽吸流量在不同工况下附面层抽吸的不同需求。实验装置可吸除近端壁区和叶片吸力面附近的低能流体，推迟或消除近端壁区和叶片吸力面的附面层分离，大幅改善角区和叶片吸力面后缘的流动情况，降低损失，同时增加叶栅负荷和效率。

技术领域

本发明涉及一种叶栅实验装置，具体地说，涉及一种吸附式压气机叶栅实验装置。

背景技术

现代航空发动机是一种精密复杂的机械，压气机设计要求高压比、高负荷。然而由于高负荷压气机叶栅通道内存在较强的逆压梯度，常导致叶片吸力面和角区附面层发生严重分离，从而导致压气机损失增大，效率下降。

抽吸技术是一种新型的主动流动控制技术，可有效地控制压气机内部的流动分离，提高叶片负荷和压气机的效率。它通过在压气机叶片吸力面或压气机端壁适当位置开设抽吸缝或抽吸孔，吸除由于逆压力梯度和激波导致的附面层分离造成的低速区内的低能流体，减少压气机内由低能流体所引起的损失，进而使得压气机气流转折角和总体效率得到了显著的提升。

文献“吸附式压气机叶栅端壁流场油流实验研究及数值分析”(《推进技术》2015年02期)中，介绍了一种亚声速叶栅实验装置，中间布置有五个吸附式叶片，在叶片吸力面距前缘68.6％轴向弦长处开单缝抽吸，实验结果显示叶片负荷得到了显著提高。但实验装置没有在叶栅端壁处开槽抽吸，仅在叶片吸力面开槽抽吸，无法探究端壁开槽对流场的影响。

在文献“端壁抽吸位置对大转角扩压叶栅流场及负荷的影响”(《推进技术》2011年03期)中，介绍了一种亚音速吸附式叶栅实验装置，它在叶栅下端壁临近吸力面的位置，从距前缘28％轴向弦长位置开始一前一后开设了两个抽吸槽，槽与吸力面型线平行并且与吸力面间隔3毫米。两槽长度相等，彼此间隔5毫米。实验探究了两个槽各自单独抽吸和共同抽吸的效果，发现在前端开槽能最大程度的减少角区分离的范围。但实验装置没有在叶片吸力面开设抽吸槽，无法探究端壁和叶片吸力面组合抽吸对流场的影响。

在专利CN202140297U公开了“一种组合抽吸式叶栅实验装置”，其组合抽吸方法是通过在叶栅端壁和叶片吸力面分别开槽，先将抽出的气体集中在端盖内，端盖内中部用挡板隔开从端壁抽出的气体和从叶片吸力面抽出的气体，最后用两个抽吸棒分别抽出两股气体，从而达到分别控制端壁和叶片吸力面抽吸流量的目的。但由于挡板太薄，其上的垫片无法固定在设计位置，导致挡板一侧的气体可严重泄露到另一侧，从而实际无法达到分别控制端壁和叶片吸力面抽吸流量的目的。而且由于结构的限制，增加挡板厚度。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种吸附式压气机叶栅实验装置，该实验装置通过分层抽吸的方式，将端壁的抽吸气流从第一层抽吸腔抽出，将叶片吸力面的抽吸气流从第二层抽吸腔抽出，实现两股气流完全隔开，从而达到能分别控制端壁和叶片吸力面抽吸流量，实现不同工况下附面层抽吸的不同需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括上栅板、下栅板、上端盖、上顶端盖、下端盖、下底端盖、非抽吸叶片、抽吸叶片、连接棒、长抽吸棒、短抽吸棒，所述上栅板和所述下栅板为两个结构相同的部件，上栅板和下栅板上分别有栅板叶片固定槽，栅板叶片固定槽一侧有栅板抽吸腔和端壁抽吸槽，上栅板和下栅板两侧靠近端部分别有对称的安装孔，两侧部有螺纹盲孔，两根连接棒与上栅板和下栅板分别通过螺栓与上栅板和下栅板两侧部的安装孔配合固定连接，连接棒两端有螺纹盲孔；抽吸叶片位于上栅板和下栅板之间，抽吸叶片两端分别插入上、下栅板对应的栅板叶片固定槽内，非抽吸叶片分布在抽吸叶片两侧并固定在上栅板、下栅板对应的栅板叶片固定槽内；