CN112964448A - 一种用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器。该气流混合器包括进气管、环形直管、整流管和出气管；进气管和出气管为直通管道，整流管为环形锥管；进气管、整流管和出气管沿气流方向从前至后依次焊接固定，环形直管套装在整流管外，环形直管的前端与进气管焊接并采用筋板加固，环形直管的后端与出气管焊接并采用筋板加固；环形直管和整流管之间的空间为气流混合室；整流管的壁面开通孔，开孔率为45％～70％。该气流混合器结构简单，显著缩短了进气管路长度，提高了混合气流的周向均匀性，为叶栅试验段提供了稳定均匀来流，提高了叶栅试验段的流场品质和试验精准度。

Description

一种用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器
技术领域
本发明属于航空发动机基础研究试验设备领域，具体涉及一种用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器。
背景技术
航空叶轮机(包括风扇/压气机和涡轮)和燃气轮机是维持热力循环并产生推力的关键部件，其转/静叶片的气动外形决定了航空叶轮机和燃气轮机的气动性能。为设计出高性能的航空喷气发动机和燃气轮机，需要在叶栅(二维叶型)层面研究叶轮机的设计方法和流动特性。为了能在地面进行真实飞行条件下的叶栅通道流动气动特性试验研究，必须建造能够模拟实际飞行时叶栅流动马赫数和雷诺数等参数的地面设备，以保证能够在接近实际工作状态的条件下进行试验。尤其是研制适应高空环境和超声速流动的叶型及叶栅，必须模拟其在高空低雷诺数和高速飞行状态下的流动条件，进行大量的气动性能试验研究和技术验证，以分析研究叶栅通道内的流动机理、特点和规律，验证新的设计方案。
平面叶栅高空流动模拟装置开展叶栅试验，尤其是高空低雷诺数试验时，需要对来流压力和流量进行精确调节，通常都是通过流量较大的主调压阀和流量较小的辅调压阀组合调节完成。针对主、辅调压阀后气流的混合方式，目前，国内外平面叶栅高空流动模拟装置，大都不设气流混合器，而是采用加长进气管路进行气流混合的方式。这种方式具有进气管路过长、混合气流紊乱、周向均匀性差、试验段流场品质差、试验精准度低等缺点，很难满足平面叶栅高空流动模拟气动特性高精度测量的需要。
当前，迫切需要发展一种主流与辅流能够高效均匀混合，提供均匀来流的气流混合器，满足先进航空发动机叶轮机和燃气轮机叶型叶栅高空流动模拟气动性能试验基础研究和技术验证的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器。
本发明的用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器，其特点是，所述的气流混合器包括进气管、环形直管、整流管和出气管；进气管和出气管为直通管道，整流管为环形锥管；进气管、整流管和出气管沿气流方向从前至后依次焊接固定，环形直管套装在整流管外，环形直管的前端与进气管焊接并采用筋板加固，环形直管的后端与出气管焊接并采用筋板加固；环形直管和整流管之间的空间为气流混合室；整流管的壁面开通孔，开孔率为45％～70％。
进一步地，所述的进气管的前端焊接有前法兰，出气管的后端焊接有后法兰，前法兰、后法兰的端面上分别开有密封槽，密封槽内安装有橡胶条。
进一步地，所述的环形直管的周向连接有对称的左法兰和右法兰，左法兰和右法兰分别与外置的气源连接。
进一步地，所述的整流管的环形锥管的锥度为15°～25°。
进一步地，所述的整流管的通孔为斜孔，斜孔的中心线与整流管壁面垂线之间的夹角为50°～70°，来自于外置的气源管路的气体经气流混合室混合后，通过斜孔，顺前方气流汇入整流管。
本发明的用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器，通过气流混合室，将来自于主调压阀的主流和经斜孔流入的外置气源管路辅调压阀的辅流气体充分混合后，顺前方气流汇入整流管，保证气流周向均匀，缩短了进气管路的长度，减小了叶栅试验段来流的紊流度。
本发明的用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器结构简单，混合气流周向均匀性好，可以为叶栅试验段提供均匀来流，获得低湍流度高品质流场，提高了平面叶栅试验精准度。
附图说明
图1为本发明的用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器的结构示意图。
图中，1.进气管2.环形直管3.整流管4.出气管5.前法兰6.后法兰7.左法兰8.右法兰。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
如图1所示，用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器包括进气管1、环形直管2、整流管3和出气管4；进气管1和出气管4为直通管道，整流管3为环形锥管；进气管1、整流管3和出气管4沿气流方向从前至后依次焊接固定，环形直管2套装在整流管3外，环形直管2的前端与进气管1焊接并采用筋板加固，环形直管2的后端与出气管4焊接并采用筋板加固；环形直管2和整流管3之间的空间为气流混合室；整流管3的壁面开通孔，开孔率为45％～70％。
进一步地，所述的进气管1的前端焊接有前法兰5，出气管4的后端焊接有后法兰6，前法兰5、后法兰6的端面上分别开有密封槽，密封槽内安装有橡胶条。
进一步地，所述的环形直管2的周向连接有对称的左法兰7和右法兰，左法兰7和右法兰分别与外置的气源连接。
进一步地，所述的整流管3的环形锥管的锥度为15°～25°。
进一步地，所述的整流管3的通孔为斜孔，斜孔的中心线与整流管3壁面垂线之间的夹角为50°～70°，来自于外置的气源管路的气体经气流混合室混合后，通过斜孔，顺前方气流汇入整流管3。
实施例1
本实施例的气流混合器的进气管1通径为400mm，长度为795mm；环形直管2通径为760，长度为460mm；整流管3锥度为20°，长度360mm，壁面开φ20mm斜孔，开孔率60％；出气管4通径为600mm，长度为600mm。
尽管本发明的实施方案已公开如上，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为本发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器，其特征在于，所述的气流混合器包括进气管(1)、环形直管(2)、整流管(3)和出气管(4)；进气管(1)和出气管(4)为直通管道，整流管(3)为环形锥管；进气管(1)、整流管(3)和出气管(4)沿气流方向从前至后依次焊接固定，环形直管(2)套装在整流管(3)外，环形直管(2)的前端与进气管(1)焊接并采用筋板加固，环形直管(2)的后端与出气管(4)焊接并采用筋板加固；环形直管(2)和整流管(3)之间的空间为气流混合室；整流管(3)的壁面开通孔，开孔率为45％～70％。
2.根据权利要求1所述的用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器，其特征在于，所述的进气管(1)的前端焊接有前法兰(5)，出气管(4)的后端焊接有后法兰(6)，前法兰(5)、后法兰(6)的端面上分别开有密封槽，密封槽内安装有橡胶条。
3.根据权利要求1所述的用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器，其特征在于，所述的环形直管(2)的周向连接有对称的左法兰(7)和右法兰(8)，左法兰(7)和右法兰(8)分别与外置的气源连接。
4.根据权利要求1所述的用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器，其特征在于，所述的整流管(3)的环形锥管的锥度为15°～25°。
5.根据权利要求1所述的用于平面叶栅高空流动模拟装置的气流混合器，其特征在于，所述的整流管(3)的通孔为斜孔，斜孔的中心线与整流管(3)壁面垂线之间的夹角为50°～70°，来自于外置的气源管路的气体经气流混合室混合后，通过斜孔，顺前方气流汇入整流管(3)。
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