[发明专利]一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法

权利要求书

1.一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，包括透平叶片气动试验模化方法、透平叶片除湿试验模化方法和透平叶片冷却试验模化方法三个部分；其中，

透平叶片气动试验模化方法包括气动试验结构相似性模化、气动试验流动相似性模化和气动试验结果模化转换三个过程，开展气动模化试验时，首先通过气动试验结构相似性模化过程获得模化叶片的结构参数，然后通过气动试验流动相似性模化过程获得模化试验的流动参数，开展气动模化试验之后，通过气动试验结果模化转换过程将模化试验结果应用于实际叶片气动设计中；

透平叶片除湿试验模化方法包括除湿试验结构相似性模化、除湿试验流动相似性模化和除湿试验结果模化转换三个过程，开展除湿模化试验时，首先通过除湿试验结构相似性模化过程获得模化除湿叶片的结构参数，然后通过除湿试验流动相似性模化过程获得模化试验的主流及吹扫气流参数，开展除湿模化试验之后，通过除湿试验结果模化转换过程将模化试验结果应用于实际叶片除湿设计中；

透平叶片冷却试验模化方法包括冷却试验结构相似性模化、冷却试验流动传热相似性模化和冷却试验结果模化转换三个过程，开展冷却模化试验时，首先通过冷却试验结构相似性模化过程获得模化冷却通道的结构参数，然后通过冷却试验流动传热相似性模化过程获得模化试验的主流与冷却气流参数，以及热边界条件，开展冷却模化试验之后，通过冷却试验结果模化转换过程将模化试验结果应用于实际叶片冷却设计中。

2.根据权利要求1所述的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，在气动试验结构相似性模化过程中，使得模型叶片(102)和实际叶片(101)具有相同的截面型线，变截面扭叶片在同一相对高度下具有相同的截面型线，并且叶片弦长、叶片高度、平均圆周直径、叶栅节距、拉筋特征长度、围带特征长度为等比例放大或缩小，同时叶片数量相等，具体满足如下关系式：

其中下标M代表模型叶片参数，下标0代表实际叶片参数，b为叶片弦长，t为叶栅节距，l为叶片高度，d为平均圆周直径，l_s为围带特征长度，l_t为拉筋特征长度，MR为几何模化比，n为叶片数量。

3.根据权利要求1所述的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，在气动试验流动相似性模化过程中，使得模型试验的气流进口角与实际工况一致，并且满足速度三角形相似，根据雷诺数相似和马赫数相似准则，保证工质进口的密度、粘度、速度和几何模化比之间存在如下相似性关系：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，v为气流进口速度，c为声速，μ为气流粘性系数，ρ为气流密度，MR为几何模化比，c₁为静叶出口绝对速度，c₂为动叶出口绝对速度，w₁为静叶出口相对速度，w₂为动叶出口相对速度，u为动叶圆周速度，α₁为静叶出口绝对速度方向角，α₂为动叶出口绝对速度方向角，β₁为静叶出口相对速度方向角，β₂为动叶出口相对速度方向角。

4.根据权利要求1所述的一种透平叶片气动-除湿-冷却试验的模化方法，其特征在于，在气动试验结果模化转换过程中，将气动模化试验的无量纲速度场、叶片无量纲轴向力分布、叶片无量纲周向力分布、轮周功率和轮周效率测试结果应用于实际叶片的气动设计中，见下列关系式：

其中下标M代表模型试验参数，下标0代表实际工况参数，为无量纲速度分布，为叶片无量纲轴向力分布，为叶片无量纲周向力分布，P₁为单位质量工质轮周功率，η为轮周效率。