CN105571809B - 离心压气机内部流动柔性测试装置 - Google Patents

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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明提供了一种离心压气机内部流动柔性测试装置，叶轮轮盖固定在扩压器前盘上，扩压器前盘与集气器内环通过集气器联接环固定，集气器内环安装在集气器前盘上，集气器前盘与集气器背盘通过集气器外环固定，集气器背盘安装在扩压器背盘上，所述集气器内环、集气器前盘、集气器外环和集气器背盘构成方形集气器；所述扩压器前盘和扩压器背盘平行设置，之间的间隙一端连通方形集气器，另一端对准压气机叶轮。本发明具有以下优势：基于涡轮增压器离心压气机进口段、叶轮段、扩压器段原型，把压气机级进行分体，用方形集气器替代圆形压气机蜗壳，以避免测量装置布置时存在的干涉，可在大范围内布置测点进行测量，具备高分辨率和柔性装置的特点。

Description

离心压气机内部流动柔性测试装置
技术领域
本发明属于压气机技术领域，尤其是涉及一种离心压气机内部流动柔性测试装置。
背景技术
内部流动细节是涡轮增压技术发展的关键，尤其是涡轮增压器核心元件压气机内部流动细节，是我们迫切想要了解和掌握的信息。在测试实验方面，由于涡轮增压器离心压气机高转速、小尺度的特点，内部流动测试难度相当大，国内外公开的研究相对较少。
现有技术中，采用PIV、LDV激光多普勒测速等非接触式测量，对小尺度、高转速涡轮增压器压气机而言，由于示踪粒子跟随性，高速电机等技术瓶颈，很难在原型机上开展测试，而利用相似放大、模型抽象等技术处理后，所获得内部流动细节与真实流动过程存在差异。而采用热线风速仪、方向探针等接触式测量由于涡轮增压器离心压气机尺度小的特点，在安装布置上存在干涉，难以在原型机上进行测试。
国内对涡轮增压器离心压气机内部流动研究多基于仿真模拟手段，有关试验方面所公开的研究较少。国外学者由于高速电机等先进技术，结合接触式测量和非接触式测量，试验方面的研究多聚焦在250mm以上压气机，且为针对性很强的试验装置，不存在通用性和互换性，在150mm以下车用涡轮增压器原型上未见有研究公布。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种离心压气机内部流动柔性测试装置，以获得高分辨率的涡轮增压器原型离心压气机内部流动细节。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种离心压气机内部流动柔性测试装置，包括叶轮轮盖、扩压器前盘、集气器联接环、集气器内环、集气器前盘、集气器外环、集气器背盘、扩压器背盘和压气机叶轮，
所述叶轮轮盖固定在扩压器前盘上，扩压器前盘与集气器内环通过集气器联接环固定，集气器内环安装在集气器前盘上，集气器前盘与集气器背盘通过集气器外环固定，集气器背盘安装在扩压器背盘上，所述集气器内环、集气器前盘、集气器外环和集气器背盘构成截面为方形的方形集气器；所述扩压器前盘和扩压器背盘平行设置，之间的间隙一端连通方形集气器，另一端对准压气机叶轮。
进一步的，所述叶轮轮盖和扩压器前盘上设置有若干传感器和若干流动方向和周向的作为测试点的测试孔。
进一步的，所述集气器外环的周向均布若干个出口。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)本发明基于涡轮增压器离心压气机进口段、叶轮段、扩压器段原型，把压气机级进行分体，用方形集气器替代圆形压气机蜗壳，以避免测量装置布置时存在的干涉，通过部分位置元件互换来实现不同大小型号压气机测试，可在大范围内布置测点进行测量，具备高分辨率和柔性装置的特点；
(2)结构设计合理，简单易实现，且通过更换集气器背盘、扩压器前盘、叶轮轮盖，可实现不同大小型号离心压气机内部流动测试。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述离心压气机内部流动柔性测试装置总体结构示意图的；
图2为本发明实施例所述离心压气机内部流动柔性测试装置的装配分解示意图；
图3为本发明实施例所述叶轮轮盖和扩压器前盘固定后整体的最佳测点位置布置示意图，其中a为总体示意，b为测点沿流向布置示意，c为测点沿周向布置示意。
附图标记说明：
1-叶轮轮盖，2-扩压器前盘，3-集气器联接环，4-集气器内环，5-集气器前盘，6-集气器外环，7-集气器背盘，8-扩压器背盘，9-压气机叶轮，10-传感器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
离心压气机内部流动柔性测试装置，如图1、2所示，包括叶轮轮盖1、扩压器前盘2、集气器联接环3、集气器内环4、集气器前盘5、集气器外环6、集气器背盘7、扩压器背盘8和压气机叶轮9，
所述叶轮轮盖1固定在扩压器前盘2上，扩压器前盘2与集气器内环4通过集气器联接环3固定，集气器内环4安装在集气器前盘5上，集气器前盘5与集气器背盘7通过集气器外环6固定，集气器背盘7通过卡箍安装在扩压器背盘8上，所述集气器内环4、集气器前盘5、集气器外环6和集气器背盘7构成截面为方形的方形集气器，作为集气排气通道；所述扩压器前盘2和扩压器背盘8平行设置，之间的间隙一端连通方形集气器，另一端对准压气机叶轮9。
所述叶轮轮盖1和扩压器前盘2上设置有若干传感器10，叶轮轮盖1和扩压器前盘2上设置若干流动方向和周向的作为测试点的测试孔，测试点的位置和传感器10安装位置按设计需要分别布置。本发明最佳实施例，内部流动测点布置方案如图3所示：包括压力、温度、方向探针、总压探针、高频响应动态传感器等(从11至63)53个测点。压气机叶轮9进口、扩压器进口周向2个以上动态静压测点；压气机叶轮9、扩压器沿流向14个以上测点，周向布置2条测量线，相隔30°；扩压器进口附近3个方向探针测点；扩压器出口周向6个以上测点；扩压器出口布置五孔探针、方向探针测点(五孔探针深度和偏航角可调)。
所述集气器外环6的周向均布4个出口，以使压缩后的旋转气体顺利排出，避免环形气体收集装置对上游扩压器、压气机叶轮9内部流动的影响。
所述压气机叶轮9和压气机叶轮轮盖1组成压气机叶轮测试模型，所述扩压器前盘2和扩压器背盘8组成扩压器测试模型；所述集气器内环4、集气器前盘5、集气器外环6和集气器背盘7组成集气排气通道，并通过集气器联接环3与扩压器相联。
本发明可以在离心压气机进口段、叶轮段、扩压器段原型上测量内部流动细节，如气体流动方向、气体流动速度、压力等内部流动参数，回流等物理现象。由于采用了方形集气器和分体元件结构，可在测试段布置所需测点和装置，提高内部流动细节捕捉分辨率。同时，通过更换集气器背盘、扩压器前盘、叶轮轮盖，实现不同大小型号离心压气机内部流动测试。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.离心压气机内部流动柔性测试装置，其特征在于：包括叶轮轮盖(1)、扩压器前盘(2)、集气器联接环(3)、集气器内环(4)、集气器前盘(5)、集气器外环(6)、集气器背盘(7)、扩压器背盘(8)和压气机叶轮(9)，所述叶轮轮盖(1)固定在扩压器前盘(2)上，扩压器前盘(2)与集气器内环(4)通过集气器联接环(3)固定，集气器内环(4)安装在集气器前盘(5)上，集气器前盘(5)与集气器背盘(7)通过集气器外环(6)固定，集气器背盘(7)安装在扩压器背盘(8)上，所述集气器内环(4)、集气器前盘(5)、集气器外环(6)和集气器背盘(7)构成截面为方形的方形集气器；所述扩压器前盘(2)和扩压器背盘(8)平行设置，之间的间隙一端连通方形集气器，另一端对准压气机叶轮(9)；所述叶轮轮盖(1)和扩压器前盘(2)上设置有若干传感器(10)和若干沿流向和周向布置测试点的测试孔。
2.根据权利要求1所述的离心压气机内部流动柔性测试装置，其特征在于：所述集气器外环(6)的周向均布若干个出口。
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