CN114018542B - 一种发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，包括：一对相对的磁极；发动机模拟流道，置于磁极产生磁场中，其侧壁内具有多条流道内表面压力测量通道、多条第一叶片外表面压力测量通道；每条流道内表面压力测量通道、第一叶片外表面压力测量通道一端延伸至发动机模拟流道的外壁面，另一端延伸至发动机模拟流道的内壁面；发动机模拟叶片，连接在发动机模拟流道内，其内具有多条第二叶片外表面压力测量通道；每条第二叶片外表面压力测量通道的一端延伸至发动机模拟叶片的外壁面，另一端延伸至发动机模拟叶片与发动机模拟流道内的连接部位处，该端对应与一条第一叶片外表面压力测量通道延伸至发动机模拟流道内壁面的一端连通。

Description

一种发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置
技术领域
本申请属于航空发动机流道内应用磁流体流动力学技术研究领域，具体涉及一种发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置。
背景技术
磁流体动力学技术是融合经典流体力学、电动力学产生的一项新型技术，主要内容包括在高温流体中加入易于电离的碱金属盐，产生等离子体，进而能够通过磁场对流体的流动进行主动控制，且可有效抑制湍流、二次流降低流体流动阻力。
磁流体动力学技术在航空发动机中的一项可行性应用是用以精确控制发动机流道内流体的流动，降低发动机流道内流体的流动损失，然而，当前缺少一种能够对该方面进行研究、验证的试验装置，限制相关技术的推进。
鉴于上述问题提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，包括：
一对相对设置的磁极；
发动机模拟流道，置于磁极产生磁场中，其侧壁内具有多条流道内表面压力测量通道、多条第一叶片外表面压力测量通道；每条流道内表面压力测量通道、第一叶片外表面压力测量通道一端延伸至发动机模拟流道的外壁面，另一端延伸至发动机模拟流道的内壁面；
发动机模拟叶片，连接在发动机模拟流道内，其内具有多条第二叶片外表面压力测量通道；每条第二叶片外表面压力测量通道的一端延伸至发动机模拟叶片的外壁面，另一端延伸至发动机模拟叶片与发动机模拟流道内的连接部位处，该端对应与一条第一叶片外表面压力测量通道延伸至发动机模拟流道内壁面的一端连通。
根据本申请的至少一个实施例，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，发动机模拟流道的侧壁内具有流道内环形冷却腔，外壁面具有流道内冷却进口、流道内冷却出口；
流道内冷却进口、流道内冷却出口与流道内环形冷却腔连通。
根据本申请的至少一个实施例，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，还包括：
多个扰流支板，在流道内环形冷却腔内设置。
根据本申请的至少一个实施例，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，发动机模拟流道、扰流支板为一体成型结构。
根据本申请的至少一个实施例，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，发动机模拟叶片内具有叶片内冷却通道；
发动机模拟流道的侧壁内具有叶片内冷却进口流道、叶片内冷却出口流道；
叶片内冷却进口流道、叶片内冷却出口流道的一端延伸至发动机模拟流道的外壁面；
叶片内冷却进口流道的另一端延伸至发动机模拟叶片与发动机模拟流道内的连接部位处，与叶片内冷却通道的一端连通；
叶片内冷却出口流道的另一端延伸至发动机模拟叶片与发动机模拟流道内的连接部位处，与叶片内冷却通道的另一端连通。
根据本申请的至少一个实施例，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，发动机模拟流道、发动机模拟叶片为一体成型结构。
根据本申请的至少一个实施例，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，发动机模拟叶片平行于磁极产生磁场设置。
根据本申请的至少一个实施例，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，发动机模拟流道平行于发动机模拟叶片侧壁的内壁面，对应于发动机模拟叶片的投影部位，成型为发动机模拟叶片的形状。
附图说明
图1是本申请实施例提供的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置的侧视图；
图2是图1的H-H向剖视图；
图3是本申请实施例提供的发动机模拟流道的外形示意图；
图4是本申请实施例提供的磁流体流动力学技术的试验装置部分结构沿纵向的剖视图；
图5是本申请实施例提供的磁流体流动力学技术的试验装置部分结构沿横向的剖视图；
其中：
1-磁极；2-发动机模拟流道；3-发动机模拟叶片；4-扰流支板；
A-流道内表面压力测量通道；
B-第一叶片外表面压力测量通道；
C-第二叶片外表面压力测量通道；
D-流道内环形冷却腔；
E-叶片内冷却通道；
F-叶片内冷却进口流道；
G-叶片内冷却出口流道。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图5对本申请做进一步详细说明。
一种发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，包括：
一对相对设置的磁极1；
发动机模拟流道2，置于磁极1产生磁场中，其侧壁内具有多条流道内表面压力测量通道A、多条第一叶片外表面压力测量通道B；每条流道内表面压力测量通道A、第一叶片外表面压力测量通道B一端延伸至发动机模拟流道2的外壁面，另一端延伸至发动机模拟流道2的内壁面；
发动机模拟叶片3，连接在发动机模拟流道2内，其内具有多条第二叶片外表面压力测量通道C；每条第二叶片外表面压力测量通道C的一端延伸至发动机模拟叶片3的外壁面，另一端延伸至发动机模拟叶片3与发动机模拟流道2内的连接部位处，该端对应与一条第一叶片外表面压力测量通道B延伸至发动机模拟流道2内壁面的一端连通。
对于上述实施例公开的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，领域内技术人员可以理解的是，在进行试验时，可向发动机模拟流道2内通入高温流体与易电离金属盐的混合物，产生等离子体，在磁极1产生的磁场中流动，会发生偏转，将各条流道内表面压力测量通道A、多条第一叶片外表面压力测量通道B延伸至发动机模拟流道2的外壁面的一端接入压力检测设备，实现对发动机模拟流道2内表面处压力、发动机模拟叶片3外表面处压力的测量，进而得出对发动机模拟流道2内流体的控制效果，以及得出对发动机模拟流道2内流体流动损失的降低效果，推进磁流体动力学技术在航空发动机中应用的研究。
对于上述实施例公开的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，领域内技术人员还可以理解的是，磁极1的相关参数，以及发动机模拟流道2、发动机模拟叶片3的具体形式、尺寸及其连接关系，可由相关技术人员在应用本申请时根据具体实际进行设计、确定，在此不做更为具体的限定。
在一些可选的实施例中，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，发动机模拟流道2的侧壁内具有流道内环形冷却腔D，外壁面具有流道内冷却进口、流道内冷却出口；
流道内冷却进口、流道内冷却出口与流道内环形冷却腔D连通。
对于上述实施例公开的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，领域内技术人员可以理解的是，在进行试验时，发动机模拟流道2中通入的是高温流体与易电离金属盐的混合物，具有较高的温度，设计发动机模拟流道2外壁面具有与其侧壁内流道内环形冷却腔D连通的流道内冷却进口、流道内冷却出口，可通入冷却介质，具体可以是冷却水，对发动机模拟流道2进行冷却，以此避免发动机模拟流道2受高温破坏。
在一些可选的实施例中，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，还包括：
多个扰流支板4，在流道内环形冷却腔D内设置，以增加对通入流道内环形冷却腔D内冷却介质的扰动，强化对发动机模拟流道2的冷却效果。
在一些可选的实施例中，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，发动机模拟流道2、扰流支板4为一体成型结构，具体可采用增材制造工艺一体成型。
在一些可选的实施例中，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，发动机模拟叶片3内具有叶片内冷却通道E；
发动机模拟流道2的侧壁内具有叶片内冷却进口流道F、叶片内冷却出口流道G；
叶片内冷却进口流道F、叶片内冷却出口流道G的一端延伸至发动机模拟流道2的外壁面；
叶片内冷却进口流道F的另一端延伸至发动机模拟叶片3与发动机模拟流道2内的连接部位处，与叶片内冷却通道E的一端连通；
叶片内冷却出口流道G的另一端延伸至发动机模拟叶片3与发动机模拟流道2内的连接部位处，与叶片内冷却通道E的另一端连通。
对于上述实施例公开的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，领域内技术人员可以理解的是，发动机模拟叶片3位于发动机模拟流道2中，在试验时与通入发动机模拟流道2内的高温流体发生直接的接触，承受较高的温度载荷，设计发动机模拟叶片3内具有与发动机模拟流道2侧壁内叶片内冷却进口流道F、叶片内冷却出口流道G连通的叶片内冷却通道E，可向其中通入冷却介质，具体可以使冷却水，通入的冷却介质可直接作用与发动机模拟叶片3，对发动机模拟叶片3进行直接的冷却，具有较好的冷却效果，以此，避免发动机模拟叶片3受高温损坏。
在一些可选的实施例中，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，发动机模拟流道2、发动机模拟叶片3为一体成型结构，具体可采用增材制造工艺一体成型。
在一些可选的实施例中，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，发动机模拟叶片3平行于磁极1产生磁场设置。
在一些可选的实施例中，上述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置中，发动机模拟流道2平行于发动机模拟叶片3侧壁的内壁面，对应于发动机模拟叶片3的投影部位，成型为发动机模拟叶片3的形状，在效果上，等同在该处增设有发动机模拟叶片3，以此，实现在有限空间内布置数量尽可能多的发动机模拟叶片3，以增加试验结果的可靠性、准确性。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，其特征在于，包括：
一对相对设置的磁极（1）；
发动机模拟流道（2），置于所述磁极（1）产生磁场中，其侧壁内具有多条流道内表面压力测量通道（A）、多条第一叶片外表面压力测量通道（B）；每条所述流道内表面压力测量通道（A）、第一叶片外表面压力测量通道（B）一端延伸至所述发动机模拟流道（2）的外壁面，另一端延伸至所述发动机模拟流道（2）的内壁面；
发动机模拟叶片（3），连接在所述发动机模拟流道（2）内，其内具有多条第二叶片外表面压力测量通道（C）；每条所述第二叶片外表面压力测量通道（C）的一端延伸至所述发动机模拟叶片（3）的外壁面，另一端延伸至所述发动机模拟叶片（3）与所述发动机模拟流道（2）内的连接部位处，延伸至所述发动机模拟叶片（3）与所述发动机模拟流道（2）内连接部位处的一端对应与一条所述第一叶片外表面压力测量通道（B）延伸至所述发动机模拟流道（2）内壁面的一端连通。
2.根据权利要求1所述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，其特征在于，
所述发动机模拟流道（2）的侧壁内具有流道内环形冷却腔（D），外壁面具有流道内冷却进口、流道内冷却出口；
所述流道内冷却进口、所述流道内冷却出口与所述流道内环形冷却腔（D）连通。
3.根据权利要求2所述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，其特征在于，
还包括：
多个扰流支板（4），在所述流道内环形冷却腔（D）内设置。
4.根据权利要求3所述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，其特征在于，
所述发动机模拟流道（2）、所述扰流支板（4）为一体成型结构。
5.根据权利要求1所述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，其特征在于，
所述发动机模拟叶片（3）内具有叶片内冷却通道（E）；
所述发动机模拟流道（2）的侧壁内具有叶片内冷却进口流道（F）、叶片内冷却出口流道（G）；
所述叶片内冷却进口流道（F）、所述叶片内冷却出口流道（G）的一端延伸至所述发动机模拟流道（2）的外壁面；
所述叶片内冷却进口流道（F）的另一端延伸至所述发动机模拟叶片（3）与所述发动机模拟流道（2）内的连接部位处，与所述叶片内冷却通道（E）的一端连通；
所述叶片内冷却出口流道（G）的另一端延伸至所述发动机模拟叶片（3）与所述发动机模拟流道（2）内的连接部位处，与所述叶片内冷却通道（E）的另一端连通。
6.根据权利要求1所述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，其特征在于，
所述发动机模拟流道（2）、所述发动机模拟叶片（3）为一体成型结构。
7.根据权利要求1所述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，其特征在于，
所述发动机模拟叶片（3）平行于所述磁极（1）产生磁场设置。
8.根据权利要求1所述的发动机流道内应用磁流体流动力学技术的试验装置，其特征在于，
所述发动机模拟流道（2）平行于所述发动机模拟叶片（3）侧壁的内壁面，对应于所述发动机模拟叶片（3）的投影部位，成型为所述发动机模拟叶片（3）的形状。
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