[发明专利]一种可调进气总压-旋流耦合畸变模拟装置及模拟方法

说明书

本发明提出了一种新型航空发动机进气道总压和旋流耦合畸变模拟装置的设计方法，不仅能单独模拟整体涡或对涡旋流畸变，同时也能模拟总压畸变分别与这两种旋流畸变的耦合畸变，在实际使用中也可以根据所需AIP截面上的畸变大小来进行一定范围内的调整。这种新型可调旋流类型的总压和旋流耦合畸变发生器的设计主要包含圆管，插板，若干旋流叶片三个部分。总压畸变强度的控制可以通过调节插板的高度来实现，对于旋流畸变的种类，旋流方向，旋流畸变强度可以通过调节旋流叶片的安装角来实现。本发明设计思路简单，设计方法容易实现，功能完整，能够在航空发动机地面试验等工作场景中，为压气机入口提供所需的入口总压和旋流畸变流场。

技术领域：

本发明属于飞行器进气道领域，能够实现对进气道AIP截面上的总压和旋流耦合畸变的模拟。

背景技术：

随着航空技术的发展，人们对航空发动机的性能的要求也越来越高，进气道的构型也更加多样，如S弯进气道，埋入式进气道等，这些进气道在提高发动一些性能的同时，来流经过进气道后，其造成AIP截面上旋流畸变增加也将直接影响压气机的稳定裕度，对进气道与发动机的匹配问题提出了新的难题。对于大多数现役的主流飞机，其进气道中都会产生整体涡旋流畸变和对涡旋流畸变，这两种旋流畸变也是最常见的旋流畸变，因此在进气道畸变研究中更应该重点关注。

为了研究畸变对进气道-发动机相容性的影响，进行地面发动机测试，人们已经研究出了多种结构的畸变发生器来模拟AIP截面上的畸变。对于进气总压畸变的模拟，常用的方法包括在空气供应管道进口或者内部安装畸变筛网、模拟板以及插板等畸变发生器；对于进气旋流畸变的模拟，主要包括旋转叶片法、三角翼法、旋流腔法和畸变网法；上述总压和旋流畸变模拟器和现有的畸变发生器只能够单独模拟总压畸变和旋流畸变之一，或者只能模拟总压和对涡旋流畸变的耦合畸变，而在工程实际中，对于进气道中的流动，其总压畸变和旋流畸变往往同时存在，对于不同类型的进气道，其旋流畸变的类型也有対涡旋流畸变和整体涡旋流畸变,且对于不同的来流工况，其畸变的强度大小也有区别，在发动机风洞实验中，我们往往需要对其不同工况下的工作情况进行测试，因此需要模拟不同来流状况的AIP截面上的流动，因此需要能够模拟耦合畸变，能够实现模拟整体涡和対涡旋流畸变，且能够实现畸变强度调节的畸变模拟装置。

发明内容：

本发明针对背景技术中所提到的畸变发生器，解决了现有的畸变发生器技术中的缺点，不仅能够单独模拟整体涡或对涡旋流畸变，也能模拟总压畸变分别与这两种旋流畸变的耦合畸变，实验中可以根据压气机对总压-旋流畸变强度的需求实时调整，便于工程实现。

本发明采用以下的技术方案：

一种可调旋流类型的总压和旋流耦合畸变发生器，包含一个圆管，可调插板以及若干旋流组件。

圆管内部中空，设有可上下移动的插板和可调角度的旋流叶片。该圆管的直径为D，插板位于圆管进口处距离1倍直径处，旋流叶片前缘与插板处于同一截面，插板为矩形挡板，插入高度可调，长度为直径长度D，同时在管道上相应位置开槽，槽宽匹配挡板厚度，槽沿法向的高度等于挡板可调节的最大高度，挡板在电机控制下通过滑槽上下移动，并且与旋流叶片不接触；

旋流叶片作为叶片式旋流器，以圆管截面的圆心为轴心、沿圆管内径均匀、向心设置，采用舵机来实现旋流叶片的无级调节和固定；

距离所述插板流道下游3倍直径处还设有AIP截面。

作为优选，旋流叶片为叶型对称的2N片扇形叶片，长沿圆管截面的中轴线分为左右两组，安装位置对称分布，每个旋流叶片的角度无级可调，调节范围为-15°～+15°，通过调整两组旋流叶片的旋流方向可以实现对模拟整体涡和对涡的转换。

作为优选，插板的插入高度可调范围为从0～0.25D，整体高度为1.1～1.2倍的最大调节高度，通过调节插板的深度以调节AIP截面处总压畸变强度。