CN112179665A - 一种低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法 - Google Patents

一种低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，所述方法包括：S1：获取导流支板损失特性线；S2：测量计入导流支板损失的低压涡轮导向器环吹和级性能试验的状态参数；S3：根据S2所得状态参数和S1获取的损失特性线计算导向叶片入口滞止压力，即为低压涡轮性能试验入口滞止压力。本发明提供的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法获取低压涡轮导向器环吹损失特性和级性能效率特性试验中，由于撤销了导流支板和导向叶片之间的测试探针，消除了探针对下流流场的影响，试验精度很高。

Description

一种低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法
技术领域
本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法
背景技术
在航空发动机中，低压涡轮入口具有非轴向流动的特点，在低压涡轮导向器环吹和级性能两种常规的气动性能试验中，如图4-5所示，在低压涡轮导向叶片前加入导流支板模拟低压涡轮入口的非轴向流动特征。在获取低压涡轮导向器环吹损失特性和级性能效率特性时，需首先获取导向叶片和导流支板之间的滞止压力(总压)，通常采用两种做法：第一种是在导向叶片前插入测试探针，直接测取滞止压力；第二种时通过数值仿真计算处导流支板前后滞止压力变化关系，通过导流支板前后测试探针的滞止压力推算出导流支板后的滞止压力。上述第一种方法存在对下游流场扰动影响与测试精度的矛盾，即测试探针数量过少会无法精确测量导流支板后的非均匀滞止压力，而测试探针数量过多，会导致对下游导向叶片的流动干扰；上述第二种方法存在数值仿真与真实流动的差异风险，即数值仿真的精度存在问题则导流支板后的滞止压力推算值精度也会存在问题，且无法通过试验数据发现。
发明内容
为了解决上述问题，本发明在获取低压涡轮导向器环吹损失特性和级性能效率特性的试验中对低压涡轮级的原始流场不产生任何影响的前提下，本发明将解决获取低压涡轮导向叶片入口滞止压力的精度低和稳定性差的问题，进一步可获得高精度的低压涡轮导向器环吹损失特性和级性能效率特性。
本发明的目的在于提供一种低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，其特征在于，所述方法包括：S1：获取导流支板损失特性线；S2：测量计入导流支板损失的低压涡轮导向器环吹和级性能试验的状态参数；S3：根据S2所得状态参数和S1获取的损失特性线计算导向叶片入口滞止压力，即为低压涡轮性能试验入口滞止压力。
本发明所提供的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，还具有这样的特征，所述S1为直接接触测量导流支板前后的滞止压力
Figure BDA0002690570060000021
和
Figure BDA0002690570060000022
并测量导流支板后的静压P2f，以
Figure BDA0002690570060000023
和
Figure BDA0002690570060000024
为变化量绘制损失特性线，其中，所述损失特性线的状态变量为
Figure BDA0002690570060000025
函数值为
Figure BDA0002690570060000026
本发明所提供的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，还具有这样的特征，所述直接接触测量方式包括采用探针形式测量。
本发明所提供的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，还具有这样的特征，所述S2为去掉导流支板后的直接接触滞止压力测量装置后，直接接触测量导流板支板前的滞止压力
Figure BDA0002690570060000027
并测量导流支板后的静压P2s。
本发明所提供的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，还具有这样的特征，所述直接接触滞止压力测量装置包括探针。
本发明所提供的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，还具有这样的特征，所述S3为将S2获取的状态参数作为其中一个状态变量，代入S1获取的导流支板损失特性线，得到位于所述特性线上的点M，根据所述点M对应的函数值计算导向叶片入口滞止压力。
本发明所提供的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，还具有这样的特征，所述状态变量为X1，函数值为Y1，则导向叶片入口滞止压力为函数值与S2中导流支板前的滞止压力的乘积，其中，X1为S2中获取的导流支板前的滞止压力与导流支板后的静压的比；Y1为S2中获取的导流支板后的滞止压力与导流支板前的滞止压力比。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)获取低压涡轮导向器环吹损失特性和级性能效率特性试验中，由于撤销了导流支板和导向叶片之间的测试探针，消除了探针对下流流场的影响，试验精度很高。
2)低压涡轮导向叶片前的滞止压力是通过独立的试验获得的高精度特性线和相似流动原理求解获得，最终获得的低压涡轮导向器环吹损失特性和级性能效率特性具有很高的精度和可靠性。
附图说明
图1为本发明所提供的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法的流程图；
图2为本发明实施例中获得的导流支板损失二维特性图；
图3为本发明实施例中应用导流支板损失特性图实例；
图4为现有的低压涡轮导向器环吹试验方法结构示意图；
图5为现有的低压涡轮级性能试验方法结构示意图，
其中：1-导流支板2-导向叶片。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
如图4所示，为现有技术中，低压涡轮导向器环吹的气动性能试验结构示意图，图5为现有技术中级性能气动性能试验，在低压涡轮导向叶片2前加入导流支板1模拟低压涡轮入口的非轴向流动特征。基于上述结构，通常采用两种做法，第一种是在导向叶片前插入测试探针，直接测取滞止压力；第二种是通过数值仿真计算处导流支板前后滞止压力变化关系，通过导流支板前测试探针的滞止压力推算处导流支板后的滞止压力。但是这两种方法均存在缺陷，因此，
本发明提供了一种低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
1)测量导流支板损失特性
第一次试验测试：采用探针形式测量导流支板前后的滞止压力
Figure BDA0002690570060000051
和
Figure BDA0002690570060000052
采用壁面测孔形式测量导流支板后的静压P2f。建立导流支板损失特性关系式，以
Figure BDA0002690570060000053
和
Figure BDA0002690570060000054
为变化量绘制二维特性线(图3)。
2)测量计入导流支板损失的低压涡轮导向器环吹和级性能试验的状态参数
第二次试验测试：采用探针形式测量导流支板前的滞止压力
Figure BDA0002690570060000055
采用壁面测孔形式测量导流支板后的静压P2s，取消导流支板后测量探针。
3)获取低压涡轮导向叶片入口滞止压力
以第二次试验获得的
Figure BDA0002690570060000056
为
Figure BDA0002690570060000057
变化量值(图4)，在绘制的二维特性线获得点M(图4)，根据点M获得的
Figure BDA0002690570060000058
变化量值
Figure BDA0002690570060000059
(图4)，最终获得导向叶片入口滞止压力
Figure BDA00026905700600000510
原理：
叶栅基本流动原理是在主要影响叶栅流动损失的气动和几何参数相似的前提下，叶栅的流动特征也是相似的。本发明的方法中将进行两次试验测量，虽然两次试验的重复性有些偏差，但其相似前提下的损失特性不变。首次试验获取导流支板损失特性，再次试验获取计入导流支板损失的低压涡轮导向器环吹损失特性和级性能效率特性，以两次试验的导流支板和导向叶片之间壁面监控参数为依据分割出第二次试验中导流支板的损失，获得精确可靠的低压涡轮级入口滞止压力，进一步可获得第二次试验中高精度的低压涡轮导向器环吹损失特性和级性能效率特性。
上述步骤获得的低压涡轮导向叶片前的滞止压力是通过独立的试验获得的高精度特性线和相似流动原理求解获得，最终获得的低压涡轮导向器环吹损失特性和级性能效率特性具有很高的精度和可靠性。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：获取导流支板损失特性线；
S2：测量计入导流支板损失的低压涡轮导向器环吹和级性能试验的状态参数；
S3：根据S2所得状态参数和S1获取的损失特性线计算导向叶片入口滞止压力，即为低压涡轮性能试验入口滞止压力。
2.根据权利要求1所述的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，其特征在于，所述S1为直接接触测量导流支板前后的滞止压力
Figure FDA0002690570050000011
和
Figure FDA0002690570050000012
并测量导流支板后的静压P2f，以
Figure FDA0002690570050000013
和
Figure FDA0002690570050000014
为变化量绘制损失特性线，其中，
所述损失特性线的状态变量为
Figure FDA0002690570050000015
函数值为
Figure FDA0002690570050000016
3.根据权利要求2所述的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，其特征在于，所述直接接触测量方式包括采用探针形式测量。
4.根据权利要求2所述的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，其特征在于，所述S2为去掉导流支板后的直接接触滞止压力测量装置后，直接接触测量导流板支板前的滞止压力
Figure FDA0002690570050000017
并测量导流支板后的静压P2s。
5.根据权利要求4所述的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，其特征在于，所述直接接触滞止压力测量装置包括探针。
6.根据权利要求4所述的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，其特征在于，所述S3为将S2获取的状态参数作为其中一个状态变量，代入S1获取的导流支板损失特性线，得到位于所述特性线上的点M，根据所述点M对应的函数值计算导向叶片入口滞止压力。
7.根据权利要求6所述的低压涡轮性能试验入口滞止压力的获取方法，其特征在于，所述状态变量为X1，函数值为Y1，则导向叶片入口滞止压力为函数值与S2中导流支板前的滞止压力的乘积，其中，
X1为S2中获取的导流支板前的滞止压力与导流支板后的静压的比；
Y1为S2中获取的导流支板后的滞止压力与导流支板前的滞止压力比。
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