CN111412175A - 测试轴流压气机瞬态总压畸变的畸变发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试轴流压气机瞬态总压畸变的畸变发生装置，包括：开槽机闸，包括一弧形方槽孔、多个螺纹盲孔以及销钉定位孔；多个滑轨块，离散的固定于弧形方槽两侧的部分螺纹盲孔上；两个开槽滑片，一侧开设有弧形方槽口，两个弧形方槽口均部分或全部重叠于该弧形方槽孔，且两个开槽滑片均适配于开槽机闸表面并沿滑轨块形成的轨道空间运动；多个“L”型支脚，各个“L”型支脚间隔一设定距离并与螺纹盲孔相连接；以及畸变板，架设于弧形方槽孔和弧形方槽口形成的方槽上，并通过所述“L”型支脚进行平衡固定。本发明提供的该畸变发生装置，可以针对压气机运行工况瞬间产生不同畸变强度的瞬态畸变，使实验数据更具有参考意义。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机/航空发动机技术领域，其意义在于提供了在模化低速轴流压气机试验台上模拟真实压气机瞬间遭受不均匀进气畸变的实验装置。
背景技术
现有航空发动机在飞机大迎角起降、大侧滑以及军机完成高机动性战术动作时由于进气道唇口产生气流的流动分离从而带来瞬间非均匀总压进气畸变，会对发动机的稳定性造成影响，并会带来严重后果，因而需要对此种情况进行实验模拟，探究其对稳定性的物理作用。
针对进气道唇口气流分离模拟实验，现有的传统畸变实验技术是设计一系列月牙形插板，在稳态来流定常的情况下测试其对稳定性的影响。这种实验方式虽然可以得出通过月牙型插板造成的总压损失对压气机稳定性的影响，但都是基于稳态流场进行的实验，即假设进口恒存在此种畸变，这是与实际情况不符的，因为实际飞机在飞行过程中的机动性动作都是在较短的时间完成的，因此传统插板实验在根本上具有此种缺陷，从而降低了实验数据的实际参考意义。
现有的瞬态畸变装置大部分是设计在压气机流道内，并逐渐改变畸变片的扰流角度来产生随时间变化的畸变流场，但由于畸变装置的初始结构就处于压气机流道内，这本身已经对均匀来流流场造成了干扰。而且由于受到相对运动限制，畸变片无法旋转至完全贴合到机匣壁面上，因此这种瞬态畸变实验具有一定的限制性。
因此，如何设计出尽量在无畸变条件下不对流场产生干扰，同时又能很好地模拟进气道唇口瞬间产生流动分离导致的畸变，即畸变片的遮挡面积可以瞬间变化的实验装置，其得到的实验结果将更具有参考意义。
发明内容
(一)要解决的技术问题
由于以上所述现有背景技术存在的几点问题，本发明的目的在于提供了一种测试轴流压气机瞬态总压畸变的畸变发生装置，以至少部分解决所述技术问题。
(二)技术方案
本发明提供了一种测试轴流压气机瞬态总压畸变的畸变发生装置，包括：
开槽机闸，包括周向设置的一弧形方槽孔、设置于弧形方槽孔两侧并与其平行的多个螺纹盲孔以及相对右视基准面对称设置的位于弧形方槽孔两端的销钉定位孔；
多个滑轨块，离散的固定于弧形方槽两侧的部分螺纹盲孔上；
两个开槽滑片，一侧开设有弧形方槽口，两个弧形方槽口均部分或全部重叠于所述弧形方槽孔，且所述两个开槽滑片均适配于所述开槽机闸表面并沿所述滑轨块形成的轨道空间运动；
多个“L”型支脚，各个“L”型支脚间隔一设定距离并与所述螺纹盲孔相连接；以及
畸变板，架设于所述弧形方槽孔和所述弧形方槽口形成的方槽上，并通过所述“L”型支脚进行平衡固定。
一些实施例中，该开槽机闸还包括：
与所述开槽机匣一体化设计的带有唇槽凸台的法兰盘结构；和
与所述开槽机匣一体化设计的带有唇槽凹槽的法兰盘结构。
进一步的，其中：
一些实施例中，多个螺纹盲孔占据的周向角度大于弧形方槽孔的两端。
一些实施例中，弧形方槽孔的周向角度大于两个弧形方槽口连接后的槽口的周向角度。
一些实施例中，弧形方槽孔的槽宽大于弧形方槽口的槽宽。
一些实施例中，弧形方槽口的槽宽大于畸变板的厚度。
一些实施例中，滑轨块为“Z”型截面，其一半形成轨道空间，另一半上具有通孔结构，且该通孔结构对应螺纹盲孔而设。
一些实施例中，开槽滑片的另一侧设有方形凸台结构。
一些实施例中，“L”型支脚包括：
其长端设有螺纹，与螺纹盲孔相连接；
其短端设置为半球型结构，与畸变板形成点接触。
一些实施例中，两端的销钉定位孔均为4个。
(三)有益效果
本发明提供的该测试轴流压气机瞬态总压畸变的畸变发生装置，具有以下有益效果：
(1)本发明采取外置机匣结构，保证了进气道内的流场尽最大可能不被畸变板附加结构所影响，并且采用所述开槽滑片上的开槽结构来承托畸变板的底部，以控制所述畸变板下落的最终位置；
(2)滑片滑动的最终位置由插在开槽机匣销钉定位孔的销钉控制。实验开始时，由初始位置开始，销钉插在第一高度定位孔中，此时畸变板的下边缘刚好和机匣内壁相切，此时可以测得无畸变条件下的压气机运行数据；如若需瞬间产生30％叶高畸变，则需把两侧销钉分别插在第二高度定位孔中，然后快速拨动滑片上的方形手柄凸台使滑片与销钉相接触；获得60％叶高和90％叶高数据只需将销钉插在第三和第四高度定位孔再拨动手柄即可；
(3)本发明既可尽可能地将无畸变时对于流场影响减小，又可以瞬间产生多种近似实际条件下的畸变情况，可以使得实验数据更具有参考意义。
附图说明
图1为本发明一实施例关于测试轴流压气机瞬态总压畸变的畸变发生装置的整体结构示意图；
图2为本发明一实施例中关于开槽机匣的三维结构示意图；
图3为本发明一实施例中关于离散滑轨块的三维结构示意图；
图4为本发明一实施例中关于开槽滑片的三维结构示意图；
图5为本发明一实施例中关于“L”型支脚的三维结构示意图；
图6为本发明一实施例中关于畸变板的三维结构示意图。
图中：
1-开槽机匣
2-滑轨块
3-开槽滑片
4-“L”型支脚
5-畸变板
6-开槽机匣上的弧形方槽孔
7-开槽机匣上的螺纹盲孔
8-开槽机匣上的销钉定位孔
9-开槽机匣上的一体化法兰结构
10-离散滑轨块上的通孔结构
11-离散滑轨块所提供的轨道空间
12-开槽划片上的弧形方槽口
13-开槽划片上的方形凸台结构
14-“L”型支脚长端的螺纹结构
15-“L”型支脚短端的半球型结构
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明一实施例提供了一种测试轴流压气机瞬态总压畸变的畸变发生装置，该装置的结构特点包括：
开槽机匣，包括周向设置的一弧形方槽孔、设置于弧形方槽孔两侧并与其平行的多个螺纹盲孔以及相对右视基准面对称设置的位于弧形方槽孔两端的销钉定位孔；
多个滑轨块，离散的固定于弧形方槽两侧的部分螺纹盲孔上；
两个开槽滑片，一侧开设有弧形方槽口，两个弧形方槽口均部分或全部重叠于该弧形方槽孔，且两个开槽滑片均适配于开槽机闸表面并沿滑轨块形成的轨道空间运动；
多个“L”型支脚，各个“L”型支脚间隔一设定距离并与所述螺纹盲孔相连接；以及
畸变板，架设于弧形方槽孔和弧形方槽口形成的方槽上，并通过“L”型支脚进行平衡固定。
一些实施例中，该开槽机闸还包括：与开槽机匣一体化设计的带有唇槽凸台的法兰盘结构；和与开槽机匣一体化设计的带有唇槽凹槽的法兰盘结构。
本实施例中，该开槽机闸为与低速压气机拆下进气喇叭口后机匣法兰面相连接的铝制开槽机匣，其上各部件的具体参数如下：
该开槽机匣具有以前视基准面为对称面、周向角度90.85°、槽宽6mm的弧形方槽孔；
该弧形方槽孔的位置边缘为与上视基准面平行的同一平面，该平面与搭载的畸变板接触，用于控制畸变板下落的最终位置；
该开槽机匣表面依次分布有相对右视基准面对称的8个销钉定位孔结构，弧形方槽孔两端的销钉定位孔均为4个；
该开槽机匣表面密布有118个螺纹盲孔结构；以及
与该开槽机匣一体化设计的带有唇槽凸台的法兰盘结构；
与该开槽机匣一体化设计的带有唇槽凹槽的法兰盘结构。
一些实施例中，滑轨块为“Z”型截面，其一半形成轨道空间，另一半上具有通孔结构，且该通孔结构对应螺纹盲孔而设。
本实施例中，该滑轨块的具体参数如下：
18个离散滑轨块，与开槽机匣通过部分螺纹盲孔相配合连接；
滑轨块为“Z”型截面，含有半个轨道空间；
滑轨块的固定端具有三个直径为5mm的通孔，通孔对应开槽机匣相应位置的螺纹盲孔；
滑轨块形成的轨道空间的最边缘距离轨道中心距离为20.1mm。
一些实施例中，弧形方槽孔的周向角度大于两个弧形方槽口连接后的槽口的周向角度。
一些实施例中，弧形方槽孔的槽宽大于弧形方槽口的槽宽。
一些实施例中，开槽滑片的另一侧设有方形凸台结构。
一些实施例中，弧形方槽口的槽宽大于畸变板的厚度。
本实施例中，该开槽滑片的具体参数如下：
可相对于开槽机匣表面及滑轨块运动的2个开槽滑片；
开槽划片总周向角度为60°；
开槽划片一侧开有宽为5.2mm的弧形方槽口；
开槽划片另一侧有用作手柄的方形凸台结构。
一些实施例中，“L”型支脚包括：
其长端设有螺纹，与螺纹盲孔相连接；
其短端设置为半球型结构，与畸变板形成点接触。
本实施例中，该“L”型支脚的具体参数如下：
10个“L”型支脚结构，与开槽机匣螺纹盲孔相连接；
“L”型支脚的长端有一段螺纹；
“L”型支脚的短端为半球型结构。
需要进一步说明的是：
根据以上实施例的一种具体实现方式，所述开槽机匣最大外径及法兰最大外径为600mm，中间机匣段外径540mm，内径500mm，在表面集中对称中心截面两边分布118个螺纹盲孔，这些孔其中一些用于连接离散滑轨块和“L”型支腿，另一些作为预留孔备用；在以中心截面为对称面开有槽宽为6mm的弧形方槽，以便于畸变板通过；前端面和后端分别设置有外径520mm、高度12mm的唇槽凸台和唇槽凹槽的法兰盘以便于与压气机相连接；所述开槽机匣表面依次分布的相对右视基准面对称的8个销钉定位孔，通过在此孔插入销钉可分别控制畸变板处于无畸变、30％遮挡面积瞬态畸变、60％遮挡面积瞬态畸变、90％遮挡面积瞬态畸变的径向位置。
根据以上实施例的一种具体实现方式，所述18个离散滑轨块最小内径与开槽机匣中段外径一致，使其可以贴合在机匣面上；在固定端设置有3个5mm直径的通孔，以便于使用螺钉固定于机匣面上；单个滑轨块截面为“Z”型，提供了3.5mm*20.1mm的轨道空间。
根据以上实施例的一种具体实现方式，使用所述滑轨块进行滑动的结构为相对于右视基准面对称放置的2个开槽划片；所述开槽划片总周向角度为60°；其一侧开有宽为5.2mm的弧形方槽口，稍稍大于畸变板厚度，以便于让畸变板下落并能够卡在槽口的边缘进行定位；另一侧有一用作手柄的方形凸台结构，实验时通过拉动此手柄使划片滑动至销钉所在的位置来控制畸变板的下落高度。在另一些实施例中，该方形凸台结构例如可替换为摩擦度加大的凹凸表面设置。
根据以上实施例的一种具体实现方式，设计了与所述开槽机匣螺纹盲孔相连接的10个“L”支脚结构用于在周向对畸变板产生支撑作用；其长端有一段螺纹，但不上紧，使其能在有强冲击时可以有一定程度的自由转向而泄力；短端为半球型结构，在理想设计情况下，畸变板与此支脚留有一段较小的间隙，但由于畸变板在实际情况下基本不会沿着铅锤方向下落，因此会沿轴向产生一定的歪斜，此时所述“L”型支脚结构便会产生作用，但又不能使其对畸变板产生较大冲击从而诱导其转向另一个非理想下落方向，因此采用半球型接触设计，与畸变板为点接触，且当支脚产生作用时通过10个支脚的离散约束，使其尽可能的垂直下落。
本发明另一实施例结合上述实施方式并结合附图对其具体连接结构及工作方式说明如下：
如图1所示，为一种用于测试低速轴流压气机瞬态总压畸变的新型畸变发生器实验装置，主要分为34个零件，包括开槽机匣1，18个离散滑轨块2，2个开槽滑片3，10个“L”型支脚4，畸变板5，2个直径为8mm的定位销钉以及其他连接用螺栓等。
各个零件加工完成后，需先将所述18个离散滑轨块用螺钉与相应开槽机匣螺纹盲孔相连接，每个滑轨块的三个连接孔中只需连接左右两个，空出中间孔作为备用孔；而后将10个“L”型支脚分别连接在相应的开槽机匣螺纹盲孔上，其中位于中心的一对支脚需穿过滑轨块的中心通孔与开槽机匣的螺纹盲孔相连，10个支脚仅需拧入数圈螺纹而不可拧紧，并将其半球型触头相对，短端轴线和开槽机匣主轴线平行；而后分别自下往上穿入两个滑片，将其中心位置对称布置，然后在两侧将两个销钉分别插在第一高度定位孔；而后将畸变板从上至下依次穿过“L”型支脚中间的缝隙、开槽划片的弧形方槽、开槽机匣的弧形方槽，最终下边缘放置于开槽滑片的槽口边缘处，至此完成整体结构的安装。
使用时需先将低速压气机进口喇叭口拆下，将其后的法兰面露出并套装在其上，加装原有法兰垫片，再装进口喇叭口，安装时要注意使畸变板处于正中央最高位置。
综合以上实施例可知，本发明提供的该测试轴流压气机瞬态总压畸变的畸变发生装置，在无畸变条件下由于畸变片较大部分主体在机匣及以外从而几乎不会对内流场造成干扰，并可以产生位于30％叶高、60％叶高、90％叶高三个径向位置的面积遮挡，可以针对压气机运行工况瞬间产生三种不同畸变强度的瞬态畸变，可以使得实验数据更具有参考意义。在本发明提供的结构下，既尽可能地减小了结构在无畸变时对于流场影响，同时又能很好地模拟进气道唇口瞬间产生流动分离导致的畸变，瞬间产生多种近似实际条件下的畸变情况，填补了现有技术中有关这方面技术问题的空白。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种测试轴流压气机瞬态总压畸变的畸变发生装置，其特征在于，包括：
开槽机闸，包括周向设置的一弧形方槽孔、设置于弧形方槽孔两侧并与其平行的多个螺纹盲孔以及相对右视基准面对称设置的位于弧形方槽孔两端的销钉定位孔；
多个滑轨块，离散的固定于弧形方槽两侧的部分螺纹盲孔上；
两个开槽滑片，一侧开设有弧形方槽口，两个弧形方槽口均部分或全部重叠于所述弧形方槽孔，且所述两个开槽滑片均适配于所述开槽机闸表面并沿所述滑轨块形成的轨道空间运动；
多个“L”型支脚，各个“L”型支脚间隔一设定距离并与所述螺纹盲孔相连接；以及
畸变板，架设于所述弧形方槽孔和所述弧形方槽口形成的方槽上，并通过所述“L”型支脚进行平衡同定。
2.根据权利要求1所述的畸变发生装置，其特征在于，所述开槽机闸还包括：
与所述开槽机匣一体化设计的带有唇槽凸台的法兰盘结构；和
与所述开槽机匣一体化设计的带有唇槽凹槽的法兰盘结构。
3.根据权利要求2所述的畸变发生装置，其特征在于，多个所述螺纹盲孔占据的周向角度大于所述弧形方槽孔的两端。
4.根据权利要求2所述的畸变发生装置，其特征在于，所述弧形方槽孔的周向角度大于两个所述弧形方槽口连接后的槽口的周向角度。
5.根据权利要求2所述的畸变发生装置，其特征在于，所述弧形方槽孔的槽宽大于所述弧形方槽口的槽宽。
6.根据权利要求2所述的畸变发生装置，其特征在于，所述弧形方槽口的槽宽大于所述畸变板的厚度。
7.根据权利要求2所述的畸变发生装置，其特征在于，所述滑轨块为“Z”型截面，其一半形成轨道空间，另一半上具有通孔结构，且所述通孔结构对应所述螺纹盲孔而设。
8.根据权利要求2所述的畸变发生装置，其特征在于，所述开槽滑片的另一侧设有方形凸台结构。
9.根据权利要求2所述的畸变发生装置，其特征在于，所述“L”型支脚包括：
其长端设有螺纹，与所述螺纹盲孔相连接；
其短端设置为半球型结构，与所述畸变板形成点接触。
10.根据权利要求2所述的畸变发生装置，其特征在于，两端的销钉定位孔均为4个。
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| CN112729855B (zh) * | 2020-12-17 | 2021-10-01 | 南京航空航天大学 | 一种低非必要脉动的移动插板式总压畸变发生器及试验方法 |
| CN115436157A (zh) * | 2022-11-09 | 2022-12-06 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种进气畸变强度连续可调的总压畸变发生器 |
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| CN111412175B (zh) | 2024-10-18 |
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