CN107630725B - 适于试验车台的进气蜗壳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于试验车台的进气蜗壳，该进气蜗壳包括用于导入气流的蜗壳进口、用于对蜗壳进口导入的气流进行分流和输出的主分流段、以及设置于蜗壳进口与主分流段之间用于将上游气路管路与主分流段进行衔接的进口过渡段，主分流段设有用于容纳蜗壳进口导入的气流并促使气流做环向流动的环形腔体及将做环向流动的气流沿径向流出的出口。本发明提供的适于试验车台的进气蜗壳，蜗壳的损失低；出口流场均匀；出口气流角分布均匀，角度偏差小。

Description

适于试验车台的进气蜗壳

技术领域

本发明涉及叶轮机试验车台领域，特别地，涉及一种适于试验车台的进气蜗壳。

背景技术

蜗壳最早应用于水轮机领域，是蜗壳式引水室的简称，因形状像蜗牛壳，故通常简称蜗壳，现广泛应用于一些工业领域。

航空燃气涡轮发动机涡轮部件内部流动十分复杂，根据理论计算与设计经验所设计的涡轮，通常都必须在涡轮试验器上进行涡轮的气动性能试验，涡轮部件性能试验需在试验车台开展，现有一种试验车台，需要通过蜗壳为下游的实验件提供满足一定条件的进口气流，即流场均匀和气流角均匀，同时要求蜗壳具有较低的总压损失，然而，现有蜗壳出口流场不均匀、出口角度偏差大且本身损失偏大，不适于试验车台使用。

因此，现有蜗壳出口流场不均匀、出口角度偏差大且本身损失偏大，不适于试验车台的使用，是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种适于试验车台的进气蜗壳，以解决现有蜗壳出口流场不均匀、出口角度偏差大且本身损失偏大，不适于试验车台使用的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

根据本发明一个方面，提供一种适于试验车台的进气蜗壳，包括用于导入气流的蜗壳进口、用于对蜗壳进口导入的气流进行分流和输出的主分流段、以及设置于蜗壳进口与主分流段之间用于将上游气路管路与主分流段进行衔接的进口过渡段，主分流段设有用于容纳蜗壳进口导入的气流并促使气流做环向流动的环形腔体以及将做环向流动的气流沿径向流出的蜗壳出口。

进一步地，环形腔体设置有用于将导入的气流做环向流动的内腔流道，内腔流道的截面呈圆形，内腔流道的圆形截面半径从上至下逐步减小。

进一步地，进气蜗壳还包括设置于进口位置处用于降低导入的气流速度且引导气流沿周向流动的多个扰流柱。

进一步地，扰流柱呈圆柱状，多个扰流柱呈人字状左右对称布置于进口过渡段和主分流段的两侧。

进一步地，主分流段还包括设置于进气蜗壳的出口位置处用于将环形腔体内做环向流动的气流进行径向分流的多个整流支板。

进一步地，多个整流支板周向均匀布置于环形腔体靠近内圈的内侧壁上。

进一步地，整流支板采用翼型叶片，整流支板包括叶盆、与叶盆背向设置的叶背、以及叶盆与叶背合围而成的叶型，叶型的一端设置有用于引入环形腔体内做环向流动的气流的叶片前缘，叶型的另一端设置有用于将叶片进口引入的气流进行输出的叶片尾缘，叶片尾缘对应朝向蜗壳出口设置。

进一步地，环形腔体、多个整流支板及多个蜗壳出口呈左右对称布置。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的适于试验车台的进气蜗壳，在进气蜗壳的主分流段中采用环形腔体和蜗壳出口，进入蜗壳的气流在环形腔体中等环量流动，并充满整个环形腔体，由沿环形腔体的内圈周向均匀布置的整流支板将充满整个环形腔体的气流引导均匀流出。本发明提供的适于试验车台的进气蜗壳，蜗壳的损失低；出口流场均匀；出口气流角分布均匀，角度偏差小。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请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是本发明适于试验车台的进气蜗壳优选实施例的立体结构示意图；

图2是本发明适于试验车台的进气蜗壳优选实施例的工作原理示意图；

图3是本发明适于试验车台的进气蜗壳优选实施例的侧面结构示意图；

图4是图3中适于试验车台的进气蜗壳沿F-F方向剖开的剖面示意图；

图5是图3中所述整流支板的结构示意图。

附图标号说明：

10、蜗壳进口；20、主分流段；30、进口过渡段；21、环形腔体；22、蜗壳出口；211、内腔流道；40、扰流柱；23、整流支板；231、叶盆；232、叶背；233、叶型；2331、叶片前缘；2332、叶片尾缘。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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。

参照图1和图2，本发明的优选实施例提供了一种适于试验车台的进气蜗壳，包括用于导入气流的蜗壳进口10、用于对蜗壳进口10导入的气流进行分流和输出的主分流段20、以及设置于蜗壳进口10与主分流段20之间用于将上游气路管路与主分流段20进行衔接的进口过渡段30，主分流段20设有用于容纳蜗壳进口10导入的气流并促使气流做环向流动的环形腔体21及沿环形腔体21的内圈周向均匀布置用于将做环向流动的气流沿径向流出蜗壳出口22。

本实施例提供的适于试验车台的进气蜗壳，在进气蜗壳的主分流段中采用环形腔体和蜗壳出口，进入蜗壳的气流在环形腔体中等环量流动，并充满整个环形腔体，由沿环形腔体的内圈周向均匀布置的整流支板将充满整个环形腔体的气流均匀流出。本实施例提供的适于试验车台的进气蜗壳，蜗壳的损失低；出口流场均匀；出口气流角分布均匀，角度偏差小。

优选地，如图3和图4所示，本实施例提供的适于试验车台的进气蜗壳，环形腔体21设置有用于将导入的气流做环向流动的内腔流道211，内腔流道211的截面呈圆形，内腔流道211的圆形截面半径从上至下逐步减小。在本实施例中，进气蜗壳的主分流段20采用圆形截面的内腔流道211，用于降低蜗壳的损失，从上端至下端，圆形截面半径r_θ逐步减小。

本实施例提供的适于试验车台的进气蜗壳，在进气蜗壳的主分流段采用圆形截面的内腔流道，从而降低了蜗壳的损失。

优选地，如图4所示，本实施例提供的适于试验车台的进气蜗壳，还包括设置于进口位置处用于降低导入的气流速度且引导气流沿周向流动的多个扰流柱40。具体地，扰流柱40呈圆柱状，多个扰流柱40呈人字状左右对称布置于进口过渡段30和主分流段20的两侧。在本实施例中，为了减小入口处气流速度、并引导气流周向流动，在蜗壳的入口段设计多个扰流柱40，因扰流柱40连接于进口过渡段30的后端及主分流段20的前端，同时起到了加强蜗壳的刚度的作用。较佳地，扰流柱40的数量采用15根，呈左右对称布置。

本实施例提供的适于试验车台的进气蜗壳，采用多个扰流柱，一是设置于进口位置处，降低了导入的气流速度且引导气流沿周向流动，从而减小蜗壳流动损失；二是布置于进口过渡段和主分流段的两侧，加强了蜗壳的刚度。

优选地，如图4所示，本实施例提供的适于试验车台的进气蜗壳，主分流段20还包括设置于进气蜗壳的出口位置处用于将环形腔体21内做环向流动的气流进行径向分流的多个整流支板23。具体地，多个整流支板23周向均匀布置于环形腔体21靠近内圈的内侧壁上。如图5所示，整流支板23采用翼型叶片，整流支板23包括叶盆231、与叶盆231背向设置的叶背232、以及叶盆231与叶背232合围而成的叶型233，整流腔233的一端设置有用于引入环形腔体21内做环向流动的气流的叶片前缘2331，叶型233的另一端设置有用于将叶片前缘2331引入的气流进行输出的叶片尾缘2332，叶片前缘2331对应朝向蜗壳出口22设置。在本实施例中，进气蜗壳的出口位置设置一圈整流支板23，整流支板23采用叶片，叶片采用气动翼型形线，叶片的数量为18个，一方面用于加强蜗壳的刚度和强度，另一方面用于起整流作用，用于调整出口气流角。18个叶片与蜗壳两侧壁面形成18个通道，对蜗壳的出口气流进行整流，气流通过叶片后，周向出口气流参数均匀，为下游试验件提供大小均匀的进口气流条件。较佳地，整流支板23呈左右布置，可满足下游顺时针或逆时针旋转方向的试验件需要。整流支板23为直叶片，叶片截面的叶型由独一无二的离散点表示，点的坐标为笛卡尔坐标系。

本实施例提供的适于试验车台的进气蜗壳，采用多个整流支板，一是设置于出口位置处，将环形腔体内做环向流动的气流进行径向分流，从而使周向出口气流参数均匀，为下游试验提供大小均匀的进口气流条件；二是周向布置于环形腔体靠近内圈的内侧壁上，加强了蜗壳的刚度。

优选地，本实施例提供的适于试验车台的进气蜗壳，环形腔体21、多个整流支板23及多个蜗壳出口22呈左右对称布置，从而可适合下游转动试验件不同旋转方向的需求。

如图4至图5所述，本实施例提供的适于试验车台的进气蜗壳，其工作原理如下所示：

径向流动的高温、高压气流通过圆形的蜗壳进口10进入蜗壳内，气流通过蜗壳的进口过渡段30、以及左右对称布置的15根圆柱形的扰流柱40后，气流减速，同时沿周向运动，然后进入蜗壳的圆形截面的环形腔体21中，并按等环量流动，并充满整个环形腔体21，然后流经整流支板23，整流支板23的叶背232与叶盆231对气流方向的进行调整后，气流均匀流出蜗壳出口22，进入下游的气体转接管路，为试验件提供均匀、轴向的气流。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种适于试验车台的进气蜗壳，其特征在于，包括用于导入气流的蜗壳进口(10)、用于对所述蜗壳进口(10)导入的所述气流进行分流和输出的主分流段(20)、以及设置于所述蜗壳进口(10)与所述主分流段(20)之间用于将上游气路管路与所述主分流段(20)进行衔接的进口过渡段(30)，所述主分流段(20)设有用于容纳所述蜗壳进口(10)导入的所述气流并促使所述气流做环向流动的环形腔体(21)及沿所述环形腔体(21)将做环向流动的气流沿径向流出的蜗壳出口(22)；

所述环形腔体(21)设置有用于将导入的所述气流做环向流动的内腔流道(211)，所述内腔流道(211)的截面呈圆形，所述内腔流道(211)的圆形截面半径从上至下逐步减小。

2.根据权利要求1所述的适于试验车台的进气蜗壳，其特征在于，

所述进气蜗壳还包括设置于进口位置处用于降低导入的所述气流的气流速度且引导所述气流沿周向流动的多个扰流柱(40)。

3.根据权利要求2所述的适于试验车台的进气蜗壳，其特征在于，

所述扰流柱(40)呈圆柱状，多个所述扰流柱(40)呈人字状左右对称布置于所述进口过渡段(30)和所述主分流段(20)的两侧。

4.根据权利要求1所述的适于试验车台的进气蜗壳，其特征在于，

所述主分流段(20)还包括设置于所述进气蜗壳的出口位置处用于将所述环形腔体(21)内做环向流动的气流进行径向分流的多个整流支板(23)。

5.根据权利要求4所述的适于试验车台的进气蜗壳，其特征在于，

多个所述整流支板(23)周向均匀布置于所述环形腔体(21)靠近其内圈的内侧壁上。

6.根据权利要求5所述的适于试验车台的进气蜗壳，其特征在于，

所述整流支板(23)为翼型叶片，所述整流支板(23)包括叶盆(231)、与所述叶盆(231)背向设置的叶背(232)、以及所述叶盆(231)与所述叶背(232)合围而成的叶型(233)，所述叶型(233)的一端设置有用于引入所述环形腔体(21)内做环向流动的所述气流的叶片前缘(2331)，所述叶型(233)的另一端设置有用于将所述叶片前缘(2331)引入的所述气流进行输出的叶片尾缘(2332)，所述叶片尾缘(2332)对应朝向所述蜗壳出口(22)设置。

7.根据权利要求6所述的适于试验车台的进气蜗壳，其特征在于，

所述环形腔体(21)、多个所述整流支板(23)及多个所述蜗壳出口(22)呈左右对称布置。