CN106640619B - 一种带有抽吸挡板结构的压气机平面叶栅实验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种带有抽吸挡板结构的压气机平面叶栅实验系统，包括抽吸装置和平面叶栅实验装置；平面叶栅实验装置包括左端板、右端板、置于左端板和右端板之间的上挡板、多个间隔分布的实验叶片和下挡板；上挡板和下挡板通过固定轴连接在左右端板之间，上挡板开设抽吸孔，左右端板上开设左端板抽吸孔和右端板抽吸孔，抽吸孔通过管路与真空泵连接，三孔探针1设置在左右端板之间。在实验过程中，通过调节上挡板和下挡板使叶栅具有较好的周期性，通过左右端板抽吸孔对来流附面层进行抽吸，减小附面层影响区域，均匀来流。本发明是探索提高压气机性能的有效途径，减小了来流附面层的影响，同时提高了平面叶栅的周期性。

Description

一种带有抽吸挡板结构的压气机平面叶栅实验系统
技术领域
本发明涉及一种带有抽吸挡板结构的压气机平面叶栅实验系统。
背景技术
燃气轮机作为一种先进的动力装置以其卓越的性能在航空、舰船、发电、石油化工、天然气输送及铁路运输等部门得到广泛应用。轴流式压气机是燃气轮机的核心部件，其功能是将气体压缩到特定的压力，其在不同工况下的工作性能对整机性能有着直接影响。随着航空推进理论的发展，高性能、高推重比涡轮喷气发动机对压气机叶片的性能提出了越来越高的要求。
在对于压气机叶片性能的基础研究中，除了理论研究以外，平面叶栅风洞实验研究占据了极为重要的地位。通过平面叶栅风洞实验，可以对叶栅叶型的性能取得深入的认识，了解各种叶型在不同速度、攻角下的气动性能，并为新叶型的设计积累大量技术资料，对于压气机和涡轮性能的提高来说具有重大的意义。
因此，平面叶栅风洞的建设和使用成为各航空科研机构进行叶型研究的必要手段，其优点是设备操作简单，实验研究成本较低，但由于风洞来流附面层的影响容易造成叶栅进口来流不均匀和叶栅周期性较差，实验结果直接应用价值不高。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种带有抽吸挡板结构的压气机平面叶栅实验系统。本发明主要利用抽吸装置和平面叶栅实验装置相配合，在实验过程中，通过调节上挡板和下挡板使叶栅具有较好的周期性，通过左右端板抽吸孔对来流附面层进行抽吸，减小附面层影响区域，均匀来流，从而解决了在实验来流附面层较厚情况下保证叶栅进口气流均匀性的问题，具有实验难度小、成本低、操作简单的优点。
本发明采用的技术手段如下：
一种带有抽吸挡板结构的压气机平面叶栅实验系统，包括抽吸装置和平面叶栅实验装置；其特征在于：
所述平面叶栅实验装置包括左端板、右端板、置于所述左端板和所述右端板之间的上挡板、多个间隔分布的实验叶片和下挡板；
所述上挡板的一端上部通过设置在上挡板位置固定孔内的上挡板固定轴固定在所述左端板的一侧端部，所述上挡板固定轴可在所述上挡板位置固定孔内调节所述上挡板的固定位置；所述上挡板的中部通过设置在上挡板滑槽内的上挡板旋转轴固定，所述上挡板旋转轴可在所述上挡板滑槽内滑动；所述上挡板的一端下部通过同样的固定方式固定在所述右端板同侧的端部及中部；
所述下挡板的一端上部通过设置在下挡板位置固定孔内的下挡板固定轴固定在所述左端板的一侧端部，所述下挡板固定轴可在所述下挡板位置固定孔内调节所述下挡板的固定位置；所述下挡板的中部通过下挡板旋转轴固定；所述下挡板的一端下部通过同样的固定方式固定在所述右端板同侧的端部及中部；
所述右端板上设置所述实验叶片的两侧设有前缘壁面静压孔和尾缘壁面静压孔；
左端板抽吸孔设置在所述左端板未固定所述上、下挡板的一端；右端板抽吸孔设置在所述右端板未固定所述上、下挡板的一端，与所述左端板抽吸孔位置相对应；所述左端板和所述右端板之间还设有三孔探针。
进一步地，所述抽吸装置包括依次通过管路串连在一起的水循环式真空泵气源、稳压箱、节流阀、流量计和分流箱，所述分流箱通过联管与所述流量计相连，进一步稳定压力后通过多根管路将所述分流箱上的分流孔分别与所述平面叶栅实验装置上的左抽吸孔和右抽吸孔连接。
进一步地，所述上挡板包括上挡板上部和上挡板下部，所述上挡板下部上设有上挡板抽吸孔，所述上挡板上部和所述上挡板下部通过铰链连接，两部分可绕着所述上档板旋转轴旋转。
进一步地，所述下挡板包括下档板上部和下挡板下部，所述下档板上部和所述下挡板下部通过铰链连接，两部分可绕所述下档板旋转轴旋转。
进一步地，所述压气机平面叶栅实验系统还包括数据采集装置，所述的数据采集装置与所述三孔探针、所述前缘壁面静压孔和所述尾缘壁面静压孔连接。
本发明具有以下优点：
本发明通过构建带抽吸挡板的压气机平面叶栅实验系统，改善平面叶栅内部流动，可以以较低的成本和简单的操作提高平面叶栅的周期性和改善叶栅进口气流均匀性。通过调节上下挡板的相对位置，可以控制平面叶栅的上下端气流的堵塞和失速情况。通过控制抽吸装置的真空泵的真空度保证了抽吸流量，叶片前缘抽吸除低能流体团，减小附面层厚度，进而减弱了附面层的影响范围，使叶栅进气均匀，上挡板侧抽吸吸除上挡板和叶片之间的低能流体团，保证流道通畅，从而减小端壁影响范围进而提高平面叶栅的周期性。本发明具有实验难度小、成本低、操作简单、易于实现对叶片通道内部流场详细测量等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的平面叶栅试验装置的结构示意图。
图3为本发明的分流箱的结构示意图。
图4为本发明的上、下挡板的结构示意图。
图中：1、水循环式真空泵气源；2、稳压箱；3、节流阀；4、流量计；5、分流箱；5-1、分流孔；5-2、联管；6、平面叶栅实验装置；7、上挡板；7-1、上挡板上部；7-2、上挡板下部；7-3、上挡板抽吸孔；8、上挡板固定轴；9、上挡板位置固定孔；10、上档板旋转轴；11、上挡板滑槽；12、左端板；13、右端板；14、下挡板；14-1、下档板上部；14-2、下挡板下部；15、下挡板固定轴；16、下挡板位置固定孔；17、下挡板旋转轴；18、左端板抽吸孔；19、三孔探针；20、前缘壁面静压孔；21、右端板抽吸孔；22、尾缘壁面静压孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种带有抽吸挡板结构的压气机平面叶栅实验系统，包括抽吸装置和平面叶栅实验装置6；所述抽吸装置包括依次通过管路串连在一起的水循环式真空泵气源1、稳压箱2、节流阀3、流量计4和分流箱5，水循环式真空泵气源1用于提供背压，稳压箱2使压力保持稳定，保证了不同抽吸位置处压力相等且均匀，节流阀3和流量计4用于调节和计量抽吸流量，所述分流箱5(如图3所示)通过联管5-2与所述流量计4相连，进一步稳定压力后通过多根管路将所述分流箱5上的分流孔5-1分别与所述平面叶栅实验装置6上的左抽吸孔18和右抽吸孔21连接。
如图2所示，所述平面叶栅实验装置6包括左端板12、右端板13、置于所述左端板12和所述右端板13之间的上挡板7、多个间隔分布的实验叶片和下挡板14；
所述上挡板7包括上挡板上部7-1和上挡板下部7-2，所述上挡板下部7-2上设有上挡板抽吸孔7-3，所述上挡板上部7-1和所述上挡板下部7-2通过铰链连接，两部分可绕着所述上档板旋转轴10旋转。所述上挡板7的上挡板上部7-1一端上部通过设置在上挡板位置固定孔9内的上挡板固定轴8固定在所述左端板12的一侧端部，所述上挡板固定轴8可在所述上挡板位置固定孔9内调节所述上挡板7的固定位置；所述上挡板7的中部铰接的位置通过设置在上挡板滑槽11内的上挡板旋转轴10固定，所述上挡板旋转轴10可在所述上挡板滑槽11内滑动，并通过螺母固定；所述上挡板7的一端下部通过同样的固定方式固定在所述右端板13同侧的端部及中部；
所述下挡板14包括下档板上部14-1和下挡板下部14-2，所述下档板上部14-1和所述下挡板下部14-2通过铰链连接，两部分可绕所述下档板旋转轴17旋转。所述下挡板14的下档板上部14-1一端上部通过设置在下挡板位置固定孔16内的下挡板固定轴15固定在所述左端板12的一侧端部，所述下挡板固定轴15可在所述下挡板位置固定孔16内调节所述下挡板14的固定位置；所述下挡板14的中部铰接的位置通过下挡板旋转轴17固定，下挡板下部14-2与风洞下端板接触，通过上下挡板位置的变换进而改变叶栅出口气流的流动状态；所述下挡板14的一端下部通过同样的固定方式固定在所述右端板13同侧的端部及中部；
如图4所示，所述右端板13上设置所述实验叶片的两侧设有前缘壁面静压孔20和尾缘壁面静压孔22；左端板抽吸孔18设置在所述左端板12未固定所述上、下挡板的一端；右端板抽吸孔21设置在所述右端板13未固定所述上、下挡板的一端，与所述左端板抽吸孔18位置相对应；所述左端板12和所述右端板13之间还设有三孔探针19。
所述压气机平面叶栅实验系统还包括数据采集装置，所述的数据采集装置与所述三孔探针19、所述前缘壁面静压孔20和所述尾缘壁面静压孔22连接，感知的压力信号通过气动软管传递到压力扫描模块进行数据采集，经过A/D转换后，输出数字信号到远程计算机，完成气动参数测量。
较现有技术相比，本发明的平面叶栅实验装置的上挡板7和下挡板14通过固定轴连接在左、右端板之间，上挡板7开设抽吸孔，左、右端板上开设左端板抽吸孔18和右端板抽吸孔21，抽吸孔通过管路与真空泵连接，三孔探针19设置在左、右端板之间。在实验过程中，通过调节上挡板7和下挡板14使叶栅具有较好的周期性，通过左、右端板抽吸孔对来流附面层进行抽吸，减小附面层影响区域，均匀来流。本发明是探索提高压气机性能的有效途径，减小了来流附面层的影响，同时提高了平面叶栅的周期性，有效解决现有实验风洞来流附面层较厚导致的平面叶栅周期性差和进口气流不均匀的问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种带有抽吸挡板结构的压气机平面叶栅实验系统，包括抽吸装置和平面叶栅实验装置(6)；其特征在于：
所述平面叶栅实验装置(6)包括左端板(12)、右端板(13)、置于所述左端板(12)和所述右端板(13)之间的上挡板(7)、多个间隔分布的实验叶片和下挡板(14)；
所述上挡板(7)的一端上部通过设置在上挡板位置固定孔(9)内的上挡板固定轴(8)固定在所述左端板(12)的一侧端部，所述上挡板固定轴(8)可在所述上挡板位置固定孔(9)内调节所述上挡板(7)的固定位置；所述上挡板(7)的中部通过设置在上挡板滑槽(11)内的上挡板旋转轴(10)固定，所述上挡板旋转轴(10)可在所述上挡板滑槽(11)内滑动；所述上挡板(7)的一端下部通过所述上挡板固定轴(8)和所述上挡板旋转轴(10)以同样的固定方式固定在所述右端板(13)与所述左端板(12)相对应的位置；
所述下挡板(14)的一端上部通过设置在下挡板位置固定孔(16)内的下挡板固定轴(15)固定在所述左端板(12)的一侧端部，所述下挡板固定轴(15)可在所述下挡板位置固定孔(16)内调节所述下挡板(14)的固定位置；所述下挡板(14)的中部通过下挡板旋转轴(17)固定；所述下挡板(14)的一端下部通过所述下挡板固定轴(15)和所述下挡板旋转轴(17)以同样的固定方式固定在所述右端板(13)与所述左端板(12)相对应的位置；
所述右端板(13)上设置所述实验叶片的两侧设有前缘壁面静压孔(20)和尾缘壁面静压孔(22)；
左端板抽吸孔(18)设置在所述左端板(12)未固定所述上、下挡板的一端；右端板抽吸孔(21)设置在所述右端板(13)未固定所述上、下挡板的一端，与所述左端板抽吸孔(18)位置相对应；所述左端板(12)和所述右端板(13)之间还设有三孔探针(19)。
2.根据权利要求1所述的带有抽吸挡板结构的压气机平面叶栅实验系统，其特征在于，所述抽吸装置包括依次通过管路串连在一起的水循环式真空泵气源(1)、稳压箱(2)、节流阀(3)、流量计(4)和分流箱(5)，所述分流箱(5)通过联管(5-2)与所述流量计(4)相连，进一步稳定压力后通过多根管路将所述分流箱(5)上的分流孔(5-1)分别与所述平面叶栅实验装置(6)上的左抽吸孔(18)和右抽吸孔(21)连接。
3.根据权利要求1所述的带有抽吸挡板结构的压气机平面叶栅实验系统，其特征在于，所述上挡板(7)包括上挡板上部(7-1)和上挡板下部(7-2)，所述上挡板下部(7-2)上设有上挡板抽吸孔(7-3)，所述上挡板上部(7-1)和所述上挡板下部(7-2)通过铰链连接，两部分可绕着所述上档板旋转轴(10)旋转。
4.根据权利要求1所述的带有抽吸挡板结构的压气机平面叶栅实验系统，其特征在于，所述下挡板(14)包括下档板上部(14-1)和下挡板下部(14-2)，所述下档板上部(14-1)和所述下挡板下部(14-2)通过铰链连接，两部分可绕所述下档板旋转轴(17)旋转。
5.根据权利要求1所述的带有抽吸挡板结构的压气机平面叶栅实验系统，其特征在于，所述压气机平面叶栅实验系统还包括数据采集装置，所述的数据采集装置与所述三孔探针(19)、所述前缘壁面静压孔(20)和所述尾缘壁面静压孔(22)连接。
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