[发明专利]一种旋转条件下小孔流量系数的测量方法

摘要

一种旋转条件下小孔流量系数的测量方法，基于一种测量旋转条件下小孔流量系数的试验台结构，包括依次连接的进气段、混合段、扩张段、稳定段、试验段以及主轴及其驱动电机，试验段包括进口直管、篦齿封严件、圆筒型机匣、定位安装在主轴不同位置上的轴向小孔流量系数试验盘或径向小孔流量系数试验盘，在试验盘上安装试验件，在旋转条件下替换试验件进行不同状态的测试计算，得到小孔进口总压、总温与出口静压、转速和通过小孔的实际流量，并确定小孔流量系数。本发明在测量旋转条件下的小孔流量系数时，可以准确测出由篦齿封严泄漏的流量，从而得到通过小孔的实际流量，提高了旋转条件下小孔流量系数测量的精度。

主权项

一种旋转条件下小孔流量系数测量方法，基于一种测量旋转条件下小孔流量系数的试验台结构，包括依次连接的进气段、混合段、扩张段、稳定段、试验段以及主轴及其驱动电机，试验段包括进口直管、篦齿封严件、圆筒型机匣、定位安装在主轴不同位置上的轴向小孔流量系数试验盘或径向小孔流量系数试验盘，根据试验需要安装其中一个，轴向小孔流量系数试验盘为圆盘型，通过中心孔定位安装在主轴上，圆盘面上设有周向均布的通孔，各通孔内设有与之匹配的试验件，试验件与圆盘通过径向螺钉固定，试验件包括无孔堵头试验件及开有通孔的试验件；径向小孔流量系数试验盘为圆桶型，通过桶底中心孔定位安装在主轴上，桶身上设有周向均布的径向通孔，各径向通孔设有与之匹配的试验件，试验件与桶底通过轴向螺钉固定，试验件包括无孔堵头试验件及开有通孔的试验件；其特征在于，按以下步骤进行测量：(1)在轴向小孔流量系数试验盘或径向小孔流量系数试验盘上安装无孔堵头试验件，测量旋转条件下通过篦齿封严间隙进口总压、总温与出口静压、转速以及泄漏空气流量，篦齿封严间隙泄漏空气换算流量关于压比和转速的表达式为：$\frac{m_l\sqrt{T_{1,l}^{*}}}{P_{1,l}^{*}}=f(\mathrm{\Π},\mathrm{\ω})$式中m_l为篦齿封严间隙泄漏流量，为篦齿封严进口总温，为篦齿封严进口总压，为篦齿封严进出口压比，p_2,l为篦齿封严出口静压，ω为转速；(2)通过拆卸进口直管的进口端与稳定段的出口端的联接法兰和机匣顶面舱盖，保证篦齿封严件和旋转盘间隙不改变条件下，在轴向小孔流量系数试验盘或径向小孔流量系数试验盘上安装有孔试验件，测量旋转条件下通过有孔试验件及篦齿封严的空气流量、小孔进口总压、总温、出口静压以及转速；(3)根据步骤(2)状态下有孔试验件进出口压比及转速，计算篦齿封严泄漏空气换算流量，从而得到篦齿封严泄漏空气流量，由下式确定：$\frac{m_l^{\′}\sqrt{T_1^{*}}}{P_1^{*}}=\frac{m_{l,0}\sqrt{T_{1,l,0}^{*}}}{P_{1,l,0}^{*}}=f({\mathrm{\Π}}_0,{\mathrm{\ω}}_0)$式中m′_l，分别为步骤(2)中通过篦齿封严的流量、小孔进口总温和总压，为步骤(2)压比∏₀和转速ω₀条件下的篦齿封严泄漏空气换算流量；(4)根据步骤(2)中测量的空气流量减去步骤(3)计算的篦齿封严泄漏空气流量，得到小孔的实际空气流量，由下式确定：${\stackrel{\·}{m}}_{\mathrm{actual}}={\stackrel{\·}{m}}_a-m_l^{\′}$式中为步骤(2)中通过小孔和篦齿封严的总流量；(5)由测量得到的小孔进口总压、总温与出口静压以及转速和计算的通过小孔的实际流量确定小孔流量系数，由下式确定：$C_d=\frac{{\stackrel{\·}{m}}_{\mathrm{actual}}}{{\stackrel{\·}{m}}_{\mathrm{ideal}}}=\frac{{\stackrel{\·}{m}}_{\mathrm{actual}}(\sqrt{T_1^{*}}/{p_1}^{*}A)}{\sqrt{\frac{2\mathrm{\γ}}{(\mathrm{\γ}-1)R}[{\left(\frac{1}{{\mathrm{\Π}}_0}\right)}^{2/\mathrm{\γ}}(1+\frac{T_{\mathrm{rot}}}{T_1^{*}})-{\left(\frac{1}{{\mathrm{\Π}}_0}\right)}^{(\mathrm{\γ}+1)/\mathrm{\γ}}]}}$式中为理想条件下通过小孔的理论流量，A为小孔截面积，为小孔进出口压比，p₂为小孔出口静压，T_rot为旋转温度，定义为：$T_{\mathrm{rot}}=\frac{R_h^2{{\mathrm{\ω}}_0}^2}{{2c}_p}$其中R_h为旋转半径，c_p为空气定压比热,γ为空气比热比，R为空气气体常数。