CN113607420A - 一种低压涡轮导向器环吹试验安装结构及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低压涡轮导向器环吹试验安装结构及试验方法，包括：进气通道；固定连通在进气通道后端的整流叶栅，整流叶栅前端和进气通道构成前导流段，整流叶栅在不降低气流动量前提下，用于将从进气通道进入的轴向气流折转一定的角度，满足发动机实际工作时低压涡轮导向器进口气流角；经整流叶栅后端固定连通的低压涡轮导向器。利用整流叶栅将气流偏离轴向一定角度，同时对低压涡轮导向器引入冷气，满足发动机实际工作中低压涡轮导向器进口气流角及其表面实际的流动状态，解决了气流直接作用在低压涡轮导向器的低导叶片前缘的问题，改善气流在低压涡轮导向器局部分离的同时还提高了低压涡轮导向器的气动性能，而且增加试验数据的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种低压涡轮导向器环吹试验安装结构及试验方法，属于发动机试验测量技术领域。
背景技术
航空发动机实际工作过程中，高压涡轮出口气流与发动机轴向存在角度，而在进行低压涡轮导向器环吹试验时，直接将低压涡轮导向器试验件与平直试验转接段经法兰连接后开始试验，进行环吹试验时，气流直接作用在低压涡轮导向器的低导叶片的前缘，严重影响低压涡轮导向器环吹的试验数据可靠性，对后续低导涡轮导向器出口面积调整甚至发动机性能调控带来影响，主要体现在其气动性能恶化，低压涡轮导向器试验件与平直试验转接段经法兰连接后，开始试验导致低压涡轮导向器气动性能恶化，如气流发现局部分离、进气攻角为较大的正攻角或负攻角等损失增加。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种低压涡轮导向器环吹试验安装结构及试验方法。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种低压涡轮导向器环吹试验安装结构，包括：
供气流进入的进气通道；
固定连通在进气通道后端的整流叶栅，整流叶栅前端和进气通道构成前导流段，整流叶栅在不降低气流动量前提下，用于将从进气通道进入的轴向气流折转一定的角度，满足发动机实际工作时低压涡轮导向器进口气流角；
经整流叶栅后端固定连通的低压涡轮导向器。
利用整流叶栅将气流偏离轴向一定角度，同时对低压涡轮导向器引入冷气，满足发动机实际工作中低压涡轮导向器进口气流角及其表面实际的流动状态，解决了气流直接作用在低压涡轮导向器的低导叶片前缘的问题，改善气流在低压涡轮导向器局部分离的同时还提高了低压涡轮导向器的气动性能，而且增加试验数据的可靠性。
所述低压涡轮导向器经螺栓A与整流叶栅后端固定。
所述整流叶栅与进气通道后端焊接固定连通。
所述低压涡轮导向器后端固定有排气通道，排气通道和低压涡轮导向器后端构成后导流段。
所述所述低压涡轮导向器后端经螺栓B固定有排气通道。
所述排气通道上安装有压力传感器，用于检测后导流段排出的气体压力数据。
所述进气通道上安装有用于检测前导流段气体压力和流量的压力传感器和温度传感器构成的压力温度传感组件。
所述整流叶栅包括前后两端对应与进气通道外环面、低压涡轮导向器外环面固定的整流叶栅上缘板、前后两端对应与进气通道内环面、低压涡轮导向器内环面固定的整流叶栅下缘板、倾斜固定在整流叶栅上缘板和整流叶栅下缘板之间的用于轴向气流折转的整流叶栅叶片。
所述低压涡轮导向器包括前端与整流叶栅上缘板固定的外环块、前端与外环块后端焊接固定的上缘板、前端与整流叶栅下缘板焊接固定的下缘板、安装在下缘板和上缘板之间的低导叶片，经螺栓C与下缘板固定连接的壁板、后端经螺栓B固定在上缘板上的外机匣，外机匣前端经螺栓A与整流叶栅的整流叶栅上缘板固定连接，外环块位于外机匣的内下方。
一种使用低压涡轮导向器环吹试验安装结构进行的试验方法，包括步骤如下：
步骤一：在开展低压涡轮导向器环吹试验时，在不通冷气情况下，根据前导流段壁面上的压力温度传感组件和后导流段壁面上的压力传感器检测到的数据，控制进出口气压的压比，继而可以得到不同进出口压力下低压涡轮导向器的流量、速度损失系数和压力损失系数。
步骤二：在开展低压涡轮导向器环吹试验时，根据前导流段壁面上的压力温度传感组件和后导流段壁面上的压力传感器检测到的数据，控制进出口压比在设定的状态，通入冷气，待气流稳定S后，采集进出口参数，得到不同压比和冷气状态下，低压涡轮导向器的流量、速度损失系数和压力损失系数。
本发明的有益效果在于：在低压涡轮导向器环吹试验中，利用整流叶栅上倾斜设置的整流叶栅叶片将气流偏离轴向一定角度，使得气流折转作用在低压涡轮导向器的低导叶片的前缘上，解决了气流直接作用在低压涡轮导向器的低导叶片前缘的问题，同时对低导引入冷气，满足发动机实际工作中，低压涡轮导向器进口气流角及其表面实际流动状态，这样不但改善气流在低压涡轮导向器的低导叶片局部分离，还提高了低压涡轮导向器的气动性能，而且增加试验数据的可靠性。
附图说明
图1是本发明的安装结构示意图；
图2是本发明的整流叶栅结构示意图；
图3是本发明的低压涡轮导向器结构示意图；
图4是在在压比为0.58时整流叶栅的速度流线仿真图；
图5是在压比为0.6时整流叶栅的速度流线仿真图；
图6是在压比为0.56时整流叶栅的速度流线仿真图；
图7是在压比为0.54时整流叶栅的速度流线仿真图；
图中：1-前导流段；2-整流叶栅叶片；3-螺栓A；4-外环块；5- 低压涡轮导向器；6-螺栓B；7-壁板；8-螺栓C；9-外机匣；10-整流叶栅；11-低导叶片；12-整流叶栅上缘板；13-整流叶栅下缘板；14-上缘板；15-下缘板；101-压力温度传感组件；102-进气通道；103-压力传感器；104-排气通道；105-后导流段。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
参见图1至图7所示。
本发明的一种低压涡轮导向器环吹试验安装结构，包括：
供气流进入的进气通道102；
焊接固定连通在进气通道102后端的整流叶栅10，整流叶栅10前端和进气通道102构成前导流段1，整流叶栅10在不降低气流动量前提下，用于将从进气通道102进入的轴向气流折转一定的角度，满足发动机实际工作时低压涡轮导向器5进口气流角；
使用螺栓A3经整流叶栅10后端固定连通的低压涡轮导向器5。
利用整流叶栅10将气流偏离轴向一定角度，同时对低压涡轮导向器5引入冷气，满足发动机实际工作中低压涡轮导向器5进口气流角及其表面实际的流动状态，解决了气流直接作用在低压涡轮导向器的低导叶片前缘的问题，改善气流在低压涡轮导向器5局部分离的同时还提高了低压涡轮导向器5的气动性能，而且增加试验数据的可靠性。
所述低压涡轮导向器5后端经螺栓B6固定有排气通道104，排气通道104和低压涡轮导向器5后端构成后导流段105。
所述排气通道104上安装有压力传感器103，用于检测后导流段 105排出的气体压力数据。
所述进气通道102上安装有用于检测前导流段1气体压力和流量的压力传感器和温度传感器构成的压力温度传感组件101。
参见图2，所述整流叶栅10包括前后两端对应与进气通道102外环面、低压涡轮导向器5外环面焊接固定的整流叶栅上缘板12、前后两端对应与进气通道102内环面、低压涡轮导向器5内环面焊接固定的整流叶栅下缘板13、倾斜焊接固定在整流叶栅上缘板12和整流叶栅下缘板13之间的用于轴向气流折转的整流叶栅叶片2。
参见图1至图3所示，所述低压涡轮导向器5包括前端与整流叶栅上缘板12焊接固定的外环块4、前端与外环块4后端焊接固定的上缘板 14、前端与整流叶栅下缘板13焊接固定的下缘板15、安装在下缘板15 和上缘板14之间的低导叶片11，经螺栓C8与下缘板15固定连接的壁板 7、后端经螺栓B6固定在上缘板14上的外机匣9，外机匣9前端经螺栓 A3与整流叶栅10的整流叶栅上缘板12固定连接，外环块4位于外机匣 9的内下方。
一种使用低压涡轮导向器环吹试验安装结构进行的试验方法，包括步骤如下：
步骤一：在开展低压涡轮导向器5环吹试验时，在不通冷气情况下，根据前导流段1壁面上的压力温度传感组件101和后导流段105壁面上的压力传感器103检测到的数据，控制进出口气压的压比，继而可以得到不同进出口压力下低压涡轮导向器5的流量、速度损失系数和压力损失系数。
步骤二：在开展低压涡轮导向器5环吹试验时，根据前导流段1 壁面上的压力温度传感组件101和后导流段105壁面上的压力传感器 103检测到的数据，控制进出口压比在设定的状态，通入冷气，待气流稳定30S后，采集进出口参数，得到不同压比和冷气状态下，低压涡轮导向器5的流量、速度损失系数和压力损失系数。
在低压涡轮导向器5环吹试验中，利用整流叶栅10上倾斜设置的整流叶栅叶片2将气流偏离轴向一定角度，使得气流折转作用在低压涡轮导向器5的低导叶片11的前缘上，解决了气流直接作用在低压涡轮导向器的低导叶片前缘的问题，同时对低导引入冷气，满足发动机实际工作中，低压涡轮导向器5进口气流角及其表面实际流动状态，这样不但改善气流在低压涡轮导向器5的低导叶片11局部分离，还提高了低压涡轮导向器5的气动性能，而且增加试验数据的可靠性。
经过专业计算流体动力学软件CFX验证和试验表明，如图4至图7 压比整流叶栅的速度流线仿真所示，在设计压比下，整流叶栅10的总压恢复系数达到99.5％，其低整流叶栅10的出口气流与发动机实际工作时的低压涡轮导向器5进口气流角相一致。
Claims (10)
1.一种低压涡轮导向器环吹试验安装结构，其特征在于，包括：
供气流进入的进气通道(102)；固定连通在进气通道(102)后端的整流叶栅(10)，整流叶栅(10)前端和进气通道(102)构成前导流段(1)，整流叶栅(10)在不降低气流动量前提下，用于将从进气通道(102)进入的轴向气流折转一定的角度，满足发动机实际工作时低压涡轮导向器(5)进口气流角；经整流叶栅(10)后端固定连通的低压涡轮导向器(5)。
2.如权利要求1所述的低压涡轮导向器环吹试验安装结构，其特征在于：所述低压涡轮导向器(5)经螺栓A(3)与整流叶栅(10)后端固定。
3.如权利要求2所述的低压涡轮导向器环吹试验安装结构，其特征在于：所述整流叶栅(10)与进气通道(102)后端焊接固定连通。
4.如权利要求3所述的低压涡轮导向器环吹试验安装结构，其特征在于：所述低压涡轮导向器(5)后端固定有排气通道(104)，排气通道(104)和低压涡轮导向器(5)后端构成后导流段(105)。
5.如权利要求4所述的低压涡轮导向器环吹试验安装结构，其特征在于：所述所述低压涡轮导向器(5)后端经螺栓B(6)固定有排气通道(104)。
6.如权利要求5所述的低压涡轮导向器环吹试验安装结构，其特征在于：所述排气通道(104)上安装有压力传感器(103)，用于检测后导流段(105)排出的气体压力数据。
7.如权利要求6所述的低压涡轮导向器环吹试验安装结构及试验方法，其特征在于：所述进气通道(102)上安装有用于检测前导流段(1)气体压力和流量的压力传感器和温度传感器构成的压力温度传感组件(101)。
8.如权利要求1或7所述的低压涡轮导向器环吹试验安装结构及试验方法，其特征在于：所述整流叶栅(10)包括前后两端对应与进气通道(102)外环面、低压涡轮导向器(5)外环面固定的整流叶栅上缘板(12)、前后两端对应与进气通道(102)内环面、低压涡轮导向器(5)内环面固定的整流叶栅下缘板(13)、倾斜固定在整流叶栅上缘板(12)和整流叶栅下缘板(13)之间的用于轴向气流折转的整流叶栅叶片(2)。
9.如权利要求8所述的低压涡轮导向器环吹试验安装结构及试验方法，其特征在于：所述低压涡轮导向器(5)包括前端与整流叶栅上缘板(12)固定的外环块(4)、前端与外环块(4)后端焊接固定的上缘板(14)、前端与整流叶栅下缘板(13)焊接固定的下缘板(15)、安装在下缘板(15)和上缘板(14)之间的低导叶片(11)，经螺栓C(8)与下缘板(15)固定连接的壁板(7)、后端经螺栓B(6)固定在上缘板(14)上的外机匣(9)，外机匣(9)前端经螺栓A(3)与整流叶栅(10)的整流叶栅上缘板(12)固定连接，外环块(4)位于外机匣(9)的内下方。
10.一种使用权利要求1至9任一项所述的低压涡轮导向器环吹试验安装结构进行的试验方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一：在开展低压涡轮导向器(5)环吹试验时，在不通冷气情况下，根据前导流段(1)壁面上的压力温度传感组件(101)和后导流段(105)壁面上的压力传感器(103)检测到的数据，控制进出口气压的压比，继而可以得到不同进出口压力下低压涡轮导向器(5)的流量、速度损失系数和压力损失系数。
步骤二：在开展低压涡轮导向器(5)环吹试验时，根据前导流段(1)壁面上的压力温度传感组件(101)和后导流段(105)壁面上的压力传感器(103)检测到的数据，控制进出口压比在设定的状态，通入冷气，待气流稳定(30)S后，采集进出口参数，得到不同压比和冷气状态下，低压涡轮导向器(5)的流量、速度损失系数和压力损失系数。
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