CN113029577B - 一种用于平面叶栅流动模拟装置的扩张段 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于平面叶栅流动模拟装置的扩张段。该扩张段为双层锥管结构，包括进口法兰、外锥管、内锥管、支撑板和出口法兰；外锥管套装在内锥管外，外锥管和内锥管之间通过支撑板焊接连接；外锥管的前端面焊接有进口法兰，外锥管的后端面焊接有出口法兰；外锥管的锥度为12°～15°，内锥管的锥度为5°～8°。该扩张段结构简单，有效实现了降低流速，稳定来流的作用，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

一种用于平面叶栅流动模拟装置的扩张段
技术领域
本发明属于航空发动机基础研究试验设备领域，具体涉及一种用于平面叶栅流动模拟装置的扩张段。
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流动模拟装置，以保证能够在接近实际工作状态的条件下，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。
扩张段是平面叶栅流动模拟装置的重要组成部件之一，起着降低流速，稳定来流，为叶栅试验段提供稳定均匀来流的作用。目前，国内外平面叶栅高空流动模拟装置的扩张段大都采用大扩开角锥管结构，这种结构由于降速过于剧烈往往造成叶栅试验段来流稳定性差、气流紊乱，具有流场品质差、试验精准度低等缺点，很难满足平面叶栅流动模拟气动特性高精度测量的需要。
当前，迫切需要发展一种降速温和，能够为叶栅试验段提供满足高精度测量稳定均匀来流的扩张段，以满足先进航空发动机叶轮机和燃气轮机叶型叶栅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流动模拟装置的扩张段。
本发明的用于平面叶栅流动模拟装置的扩张段，其特点是，所述的扩张段为双层锥管结构，包括进口法兰、外锥管、内锥管、支撑板和出口法兰；外锥管套装在内锥管外，外锥管和内锥管之间通过支撑板焊接连接；外锥管的前端面焊接有进口法兰，外锥管的后端面焊接有出口法兰；外锥管的锥角为12°～15°，内锥管的锥角为5°～8°。
进一步地，所述的扩张段进口截面积与出口截面积的面积比为1:2.5～1:45。
进一步地，所述的沿轴向串列分布有2～4组支撑板，每组支撑板沿扩张段的周向均布有3～5个支撑板。
进一步地，所述的进口法兰和出口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，所述的外锥管的外表面焊接有沿周向均布的加强筋。
进一步地，所述的支撑板正对来流的型面为C系列叶型。
本发明的用于平面叶栅流动模拟装置的扩张段为双层结构，外锥管套装在内锥管外，外锥管和内锥管之间通过支撑板焊接连接；通过内锥管锥角和外锥管锥角，调节进口截面积与出口截面积的面积比，实现温和降低来流速度；内锥管和外锥管之间支撑板正对来流的型面采用为C系列叶型，有效减少了气流紊流度，实现了为叶栅试验段提供稳定均匀来流的目的。
本发明的用于平面叶栅流动模拟装置的扩张段结构简单，可有效实现温和降速、稳定来流的作用，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流动模拟装置的扩张段的结构示意图。
图中，1.进口法兰2.外锥管3.内锥管4.支撑板5.出口法兰。
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，本发明的用于平面叶栅流动模拟装置的扩张段为双层锥管结构，包括进口法兰1、外锥管2、内锥管3、支撑板4和出口法兰5；外锥管2套装在内锥管3外，外锥管2和内锥管3之间通过支撑板4焊接连接；外锥管2的前端面焊接有进口法兰1，外锥管2的后端面焊接有出口法兰5；外锥管2的锥角为12°～15°，内锥管3的锥角为5°～8°。
进一步地，所述的扩张段进口截面积与出口截面积的面积比为1:2.5～1:45。
进一步地，所述的沿轴向串列分布有2～4组支撑板4，每组支撑板4沿扩张段5的周向均布有3～5个支撑板4。
进一步地，所述的进口法兰1和出口法兰5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，所述的外锥管2的外表面焊接有沿周向均布的加强筋。
进一步地，所述的支撑板4正对来流的型面为C系列叶型。
实施例1
本实施例的扩张段长度为3970mm，外锥管2锥角为15°，内锥管3锥角为5°；外锥管2进气端内径为φ800mm，内锥管3气端内径为φ400mm，出口法兰5的通径为1600mm。
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 (4)

1.一种用于平面叶栅流动模拟装置的扩张段，其特征在于，所述的扩张段为双层锥管结构，包括进口法兰（1）、外锥管（2）、内锥管（3）、支撑板（4）和出口法兰（5）；外锥管（2）套装在内锥管（3）外，外锥管（2）和内锥管（3）之间通过支撑板（4）焊接连接；外锥管（2）的前端面焊接有进口法兰（1），外锥管（2）的后端面焊接有出口法兰（5）；外锥管（2）的锥角为12°~15°，内锥管（3）的锥角为5°~8°；
所述的扩张段进口截面积与出口截面积的面积比为1:2.5~1:45；
所述的支撑板（4）正对来流的型面为C系列叶型；
通过内锥管（3）锥角和外锥管（2）锥角，调节进口截面积与出口截面积的面积比。
2.根据权利要求1所述的用于平面叶栅流动模拟装置的扩张段，其特征在于，沿轴向串列分布有2~4组支撑板（4），每组支撑板（4）沿扩张段的周向均布有3~5个支撑板（4）。
3.根据权利要求1所述的用于平面叶栅流动模拟装置的扩张段，其特征在于，所述的进口法兰（1）和出口法兰（5）的端面上分别开有密封槽，密封槽内安装有橡胶条。
4.根据权利要求1所述的用于平面叶栅流动模拟装置的扩张段，其特征在于，所述的外锥管（2）的外表面焊接有沿周向均布的加强筋。
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