CN113029575A - 一种高度可调的平面叶栅试验段 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高度可调的平面叶栅试验段。该平面叶栅试验段为方形体，包括壳体，在壳体内左、右并列安装的两个试验段圆盘，在壳体内上、下安装两个壁板组件，以及两组对应的角度调节器和拉杆；两个试验段圆盘内壁，两个上、下壁板组件和两个上、下长度补偿板之间的空间为试验段；两个试验段圆盘外壁与壳体之间的空间为试验段驻室。角度调节器的运动端带动两个上、下壁板组件绕销轴旋转实现试验段上、下壁板组件的高度和角度调节。该平面叶栅试验段功能全面、操作便捷，定位简单，精准度高，能够节省试验准备时间，提高试验效率。

Description

一种高度可调的平面叶栅试验段
技术领域
本发明属于航空发动机基础研究试验设备领域，具体涉及一种高度可调的平面叶栅试验段。
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，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。对于带气膜冷却及内部气冷的涡轮叶栅流动研究，还需要试验设备主流与次流之间具备足够的温度差或者温度比调节能力以及不同介质的引入能力，用以模拟两股同种或者不同种介质气流及涡轮叶片间的传热传质过程。
目前，国内外开展航空发动机叶轮机(包括风扇/压气机和涡轮)和燃气轮机叶型叶栅试验通常采用平面叶栅流动模拟装置。由于试验叶栅进口气流角范围大，试验段叶栅堵塞度高，在进行压气机试验时，为保证栅前来流马赫数均匀性，须根据试验进口气流角不同状态，调节叶栅上下端壁泄流流量；在进行带气膜冷却涡轮叶栅试验时，为保证主流、次流流量比精确控制，同样须根据试验进口气流角不同状态，调节叶栅上下端壁泄流流量。要实现叶栅上下端壁泄流流量的精确控制，必然要求试验段具备出口高度调节功能，也为试验段前段喷管出口高度调节提出了严苛要求。现有平面叶栅流动模拟装置，由于声速喷管大都均为固态喷管，不具备喷管出口高度调节功能，也不具备试验段高度调节功能，要满足叶栅上下端壁泄流流量控制，一般采取在喷管出口连接不同高度过渡段实现高度调节，并更换不同这种长度上下壁板适应以叶栅不同进口气流角变化。此种试验段高度调节方式带来很多缺点:1、不同高度过渡段与喷管连接会造成喷管出口尺寸突变和阶差，导致试验段流场品质变差，试验精准度降低；2、不同长度的上下壁板与不同高度过渡段连接也会造成流道阶差变异，导致试验段流场品质变差，试验精准度降低；3、改变试验状态时，需要频繁更换不同高度过渡段和不同长度上下壁板，操作极不方便，劳动强度大，试验效率低下；4、无法实现喷管高度和试验段高度的连续调节，可能导致部分试验条件无法实现。
当前，迫切需要发展一种高度可调的平面叶栅试验段，同时配合出口高度可调的声速喷管，可以方便快速地实现喷管出口高度和试验段高度的联合、连续调节，满足先进航空发动机叶轮机和燃气轮机叶型叶栅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高度可调的平面叶栅试验段。
本发明的高度可调的平面叶栅试验段，其特点是，所述的平面叶栅试验段为方形体，包括壳体，在壳体内左、右并列安装的两个试验段圆盘，在壳体内上、下安装的两个壁板组件，以及两组对应的角度调节器和拉杆；
所述的两个试验段圆盘内壁、两个上、下壁板组件和两个上、下长度补偿板之间的空间为试验段；两个试验段圆盘外壁与壳体之间的空间为试验段驻室；
所述的两个试验段圆盘与平面叶栅试验段的轴线平行，并列固定在轴线的左右两侧，试验段圆盘的下端安装在壳体的下表面上，试验段圆盘的前端与壳体的气流入口法兰相接；
所述的两个上、下壁板组件的前端通过销轴与可调高度声速喷管的气流出口端连接，两个上、下壁板组件的后端安装有长度补偿板；
所述的两个角度调节器的固定端分别对称安装在壳体上、下表面上，运动端通过销轴分别对称安装在上、下壁板组件上；
所述的两个拉杆一端固定在试验段圆盘上，另一端固定在上、下壁板组件上，实现对试验段上、下壁板辅助支撑的作用；
所述的角度调节器的运动端带动两个上、下壁板组件绕销轴旋转实现试验段上、下壁板组件的高度和角度调节，通过长度补偿板实现试验段上、下壁板组件的长度调节。
进一步地，所述的试验段内壁的表面粗糙度小于Ra3.2。
进一步地，所述的销轴替换为铰链。
进一步地，所述的上、下壁板组件的前端开有密封槽，密封槽内安装有橡胶条。
进一步地，所述的角度调节器为丝杠或电动缸。
使用本发明高度可调的平面叶栅试验段，同时配合出口高度可调的声速喷管，可以方便快速地实现喷管出口高度和试验段上下壁板高度的联合、连续调节，方便快速地实现平面叶栅流动模拟装置所需的试验段高度调节要求，满足先进航空发动机叶轮机和燃气轮机叶型叶栅气动性能试验基础研究和技术验证的需要。
本发明的高度可调的平面叶栅试验段功能全面、操作便捷，试验准备简单，试验精准度高，能够节省试验准备时间，提高试验效率。
附图说明
图1为本发明的高度可调的平面叶栅试验段的结构示意图；
图2为本发明的高度可调的平面叶栅试验段的安装示意图。
图中，1.安装平台 2.可调高度声速喷管 3.平面叶栅试验段 4.观察窗；
301.壳体 302.试验段圆盘 303.壁板组件 304.角度调节器 305.拉杆。
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，本发明的高度可调的平面叶栅试验段为方形体，包括壳体301，在壳体301内左、右并列安装的两个试验段圆盘302，在壳体301内上、下安装的两个壁板组件303，以及两组对应的角度调节器304和拉杆305；
所述的两个试验段圆盘302内壁、两个上、下壁板组件303和两个上、下长度补偿板之间的空间为试验段；两个试验段圆盘302外壁与壳体301之间的空间为试验段驻室；
所述的两个试验段圆盘302与平面叶栅试验段3的轴线平行，并列固定在轴线的左右两侧，试验段圆盘302的下端安装在壳体301的下表面上，试验段圆盘302的前端与壳体301的气流入口法兰相接；
所述的两个上、下壁板组件303的前端通过销轴与可调高度声速喷管2的气流出口端连接，两个上、下壁板组件303的后端安装有长度补偿板；
所述的两个角度调节器304的固定端分别对称安装在壳体301上、下表面上，运动端通过销轴分别对称安装在上、下壁板组件303上；
所述的两个拉杆305一端固定在试验段圆盘302上，另一端固定在上、下壁板组件303上，实现对试验段上、下壁板辅助支撑的作用；
所述的角度调节器304的运动端带动两个上、下壁板组件303绕销轴旋转实现试验段上、下壁板组件303的高度和角度调节，通过长度补偿板实现试验段上、下壁板组件303的长度调节。
进一步地，所述的试验段内壁的表面粗糙度小于Ra3.2。
进一步地，所述的销轴替换为铰链。
进一步地，所述的上、下壁板组件303的前端开有密封槽，密封槽内安装有橡胶条。
进一步地，所述的角度调节器304为丝杠或电动缸。
实施例1
如图2所示，本实施例的高度可调的平面叶栅试验段安装在安装平台1上，在安装平台1上沿气流方向顺序连接有可调高度声速喷管2和平面叶栅试验段3；平面叶栅试验段3内安装有涡轮叶栅试验模型或压气机叶栅试验模型，平面叶栅试验段3侧壁中心安装有观察窗4。
本实施例的高度可调的平面叶栅试验段，通过出口高度可调高度声速喷管2中的高度调节器和平面叶栅试验段3的角度调节器304，实现可调高度声速喷管2的出口高度与平面叶栅试验段3的上、下壁板高度的联合调节，高度调节范围为225mm～445mm。
流场校测表明，平面叶栅试验段3的试验段流场核心区在马赫数0.8时的偏差优于0.003，达到了《低速风洞和高速风洞流场品质要求》GJB 1179A-2012的先进指标。
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)

1.一种高度可调的平面叶栅试验段，其特征在于，所述的平面叶栅试验段(3)为方形体，包括壳体(301)，在壳体(301)内左、右并列安装的两个试验段圆盘(302)，在壳体(301)内上、下安装的两个壁板组件(303)，以及两组对应的角度调节器(304)和拉杆(305)；
所述的两个试验段圆盘(302)内壁、两个上、下壁板组件(303)和两个上、下长度补偿板之间的空间为试验段；两个试验段圆盘(302)外壁与壳体(301)之间的空间为试验段驻室；
所述的两个试验段圆盘(302)与平面叶栅试验段(3)的轴线平行，并列固定在轴线的左右两侧，试验段圆盘(302)的下端安装在壳体(301)的下表面上，试验段圆盘(302)的前端与壳体(301)的气流入口法兰相接；
所述的两个上、下壁板组件(303)的前端通过销轴与可调高度声速喷管(2)的气流出口端连接，两个上、下壁板组件(303)的后端安装有长度补偿板；
所述的两个角度调节器(304)的固定端分别对称安装在壳体(301)上、下表面上，运动端通过销轴分别对称安装在上、下壁板组件(303)上；
所述的两个拉杆(305)一端固定在试验段圆盘(302)上，另一端固定在上、下壁板组件(303)上，实现对试验段上、下壁板辅助支撑的作用；
所述的角度调节器(304)的运动端带动两个上、下壁板组件(303)绕销轴旋转实现试验段上、下壁板组件(303)的高度和角度调节，通过长度补偿板实现试验段上、下壁板组件(303)的长度调节。
2.根据权利要求1所述的高度可调的平面叶栅试验段，其特征在于，所述的试验段内壁的表面粗糙度小于Ra3.2。
3.根据权利要求1所述的高度可调的平面叶栅试验段，其特征在于，所述的销轴替换为铰链。
4.根据权利要求1所述的高度可调的平面叶栅试验段，其特征在于，所述的上、下壁板组件(303)的前端开有密封槽，密封槽内安装有橡胶条。
5.根据权利要求1所述的高度可调的平面叶栅试验段，其特征在于，所述的角度调节器(304)为丝杠或电动缸。
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