CN115356115A

CN115356115A - 一种核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法

Info

Publication number: CN115356115A
Application number: CN202211298953.1A
Authority: CN
Inventors: 贺进; 郭建波; 陆德雨; 朱艳; 陈璞
Original assignee: AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute
Current assignee: AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute
Priority date: 2022-10-24
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2022-11-18
Anticipated expiration: 2042-10-24
Also published as: CN115356115B

Abstract

本发明提供了一种核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法，包括在叶栅通道上下游位置布置梳状受感部，测量叶栅通道上下游位置的总压和总温，以及中介机匣支板与第一级叶片之间布置多个第一压力管，测量中介机匣支板后压力；压气机末级静子后周向布置多组耙状受感部，测量压气机末级静子后压力；燃烧室中二股流通道和火焰筒内布置第二压力管，测量二股流压力和火焰筒内压力；高压涡轮导向器的叶片上布置第三压力管，测量燃烧室出口总压；高压涡轮导向器的叶片上布置热电偶，测量燃烧室出口总温的一种或多种方式。本发明提供的布局方法可以确捕获核心机流场流动细节，并确保流场截面堵塞效应最小化，达到对核心机性能的影响最小化。

Description

一种核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法

技术领域

本发明属于航空发动机领域，涉及主流流场测试布局设计技术，具体为一种核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法。

背景技术

核心机即涡喷发动机，由进排气装置、中介机匣、中央传动、高压压气机、燃烧室、高压涡轮及各外部系统集成组合而成，其主流流道空间有限，因此在科研阶段性能调试验证试验时，通常只能在较少的特征截面测量流场数据以用于核心机性能评定。

以往核心机性能调试验证试验时，一般只关注叶栅通道上下游主流流场测量，而忽略叶栅尾迹损失、燃烧室压力损失、燃烧室出口温度及压力场测量，按照这种测试布局，核心机性能评定时至少会带来3%-5%的不确定度差异。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法，其一方面对已有的特征截面进行精细化测量，另一方面对缺失的特征截面流场进行精细化测量，进而获取试验来流条件下真实流场数据用于对核心机性能进行准确的评定。

实现发明目的的技术方案如下：一种核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法，包括在叶栅通道上下游位置布置梳状受感部，测量叶栅通道上下游位置的总压和总温，还包括：

在中介机匣支板与第一级叶片之间布置多个第一压力管，测量中介机匣支板后压力；

和/或在压气机末级静子后周向布置多组耙状受感部，测量压气机末级静子后压力；

和/或在燃烧室中二股流通道和火焰筒内布置第二压力管，测量二股流压力和火焰筒内压力；

和/或在高压涡轮导向器的叶片上布置第三压力管，测量燃烧室出口总压；

和/或在高压涡轮导向器的叶片上布置热电偶，测量燃烧室出口总温。

进一步的，中介机匣支板后方正对角向位置的第一级叶片叶根、叶中及叶尖前端均布置有多个第一压力管。

更进一步的，第一级叶片上的叶根、叶中、叶尖前端位置分布的第一压力管的覆盖范围为中介机匣支板栅距的0.7倍~1.0倍。

进一步的，压气机末级静子后每组耙状受感部的测点的径向位置，与叶栅通道下游的梳状受感部的径向位置一一对应。

更进一步的，每组耙状受感部的周向覆盖区域为压气机末级静子叶栅通道宽度的1.2倍~1.6倍。

进一步的，二股流通道和火焰筒内第二压力管均沿周向设置，且设置数量均不少于2个。

进一步的，第三压力管和热电偶均设置在高压涡轮导向器的叶片内。

更进一步的，第三压力管和热电偶均有多个，且第三压力管沿高压涡轮导向器的叶片径向流道按等环分布方式布置并周向叶片全覆盖。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法，在叶栅通道上下游位置的总压和总温测量的基础上，通过增加对中介机匣压力损失的测量，可获取真实的压气机进口压力，可更准确的评估中介机匣总压恢复系数及压气机压比；通过增加压气机末级静子压力损失测量，能精确捕获压气机出口压力，从而有效修正压气机压比；通过增加主燃烧室二股流压力及火焰筒内压力测量，可以结合压气机出口压力，直接评估燃烧室总压恢复系数；采用高导叶型受感部获取的燃烧室出口温度/压力，可准确评估燃烧室的温度场/压力场分布。通过增加叶栅尾迹损失、燃烧室压力损失、燃烧室出口温度、压力场测量中的一种或多种测量方式，一方面可以精确捕获核心机流场流动细节，另一方面确保流场截面堵塞效应最小化，以达到对核心机性能的影响最小化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为具体实施方式中核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法的布局图；

图2为具体实施方式中核心机中主流流场精细化测试的布局位置示意图；

图3为具体实施方式中中介机匣支板与第一级叶片之间布置的第一压力管的示意图；

图4为具体实施方式中压气机末级静子后周向布置的耙状受感部的示意图；

图5为具体实施方式中燃烧室中二股流通道和火焰筒内布置第二压力管的示意图；

图6为具体实施方式中高压涡轮导向器的叶片上布置第三压力管的示意图；

其中，1.中介机匣与压气机之间位置；2.压气机与燃烧室之间位于压气机出口截面位置；3.燃烧室内掺混孔附近位置；4.燃烧室与涡轮之间位置；5.第一压力管；6.耙状受感部；61.第一耙状受感部；62.第二耙状受感部；63.第三耙状受感部；7.第二压力管；8.第三压力管；9.中介机匣支板；10.第一级叶片；11.压气机末级静子；12.火焰筒；13.掺混孔；14.二股流；15.高压涡轮导向器的叶片。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本具体实施方式提供了一种核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法，如图1所述，布局方法包括在叶栅通道上下游位置布置梳状受感部，测量叶栅通道上下游位置的总压和总温，还包括：

在中介机匣支板9与第一级叶片10之间布置多个第一压力管5（如图3所示），测量中介机匣支板9后压力；

在压气机末级静子11后周向布置多组耙状受感部6（包括如图4中所示的第一耙状受感部61、第二耙状受感部62、第三耙状受感部63），测量压气机末级静子11后压力；

在燃烧室中二股流14通道和火焰筒12内布置第二压力管7（如图5所示），测量二股流14压力和火焰筒12内压力；

在高压涡轮导向器的叶片上布置第三压力管8（如图6所示），测量燃烧室出口总压；

在高压涡轮导向器的叶片15上布置热电偶（未展示附图），测量燃烧室出口总温。

上述布局方法，是在测量叶栅通道上下游位置的总压和总温的基础上，新增的第一压力管5，测量中介机匣支板9后压力；耙状受感部6，测量压气机末级静子11后压力；第二压力管7，测量二股流14压力和火焰筒12内压力；第三压力管8，测量燃烧室出口总压；热电偶（附图未画出），测量燃烧室出口总温的几种方式可以单独使用，也可以结合使用。

在一个实例中，通过CFD模拟中介机匣流场压力分布情况，且因中介机匣支板9之间流道面积较大，根据堵塞比评估结果，如图2和图3所示，在中介机匣支板9与第一级叶片10之间（即图2中所示的中介机匣与压气机之间位置1的截面正对中介机匣支板9的位置）布置多个第一压力管5，测量中介机匣支板9后压力。

具体的，如图3所示，中介机匣支板9后方正对角向位置的第一级叶片10的叶根、叶中及叶尖前端均布置有多个第一压力管5，具体的，叶根、叶中、叶尖前端位置分布的第一压力管5的覆盖范围为中介机匣支板9栅距的0.7倍~1.0倍。

在一个实例中，由于压气机末级静子11叶片较多，叶片之间栅距较小，在准确获取压力损失的同时必须确保流道堵塞比不大于5%，因此，如图2和图4所示，在压气机末级静子11后（即图2中所示的压气机与燃烧室之间位于压气机出口截面位置2的截面位置）周向布置多组耙状受感部6（如包括图4中所示的第一耙状受感部61~第三耙状受感部63），测量压气机末级静子11后压力。

具体的，如图4所示，压气机末级静子11后每组耙状受感部6的测点的径向位置，与叶栅通道下游（也即末级静子后）的梳状受感部的径向位置一一对应。同时，不同径向高度耙状受感部的安装，可以在试验过程中根据需要在周向不同位置调整换装。

同时，每组耙状受感部6的周向覆盖区域为压气机末级静子11叶栅通道宽度的1.2倍~1.6倍。

在一个实例中，如图2和图5所示，在燃烧室（即图2和图5中所示的燃烧室内掺混孔13附近位置3的截面位置）中二股流14通道和火焰筒12内布置第二压力管7，测量二股流14压力和火焰筒12内压力。

同时，二股流14通道和火焰筒12内第二压力管7均沿周向设置，且设置数量均不少于2个。

在一个实例中，如图2和图6所示，在高压涡轮导向器的叶片上布置第三压力管8（即图2中所示的燃烧室与涡轮之间位置4的位置），测量燃烧室出口总压。在高压涡轮导向器的叶片上布置热电偶，测量燃烧室出口总温。同时，第三压力管8和热电偶均设置在高压涡轮导向器的叶片内。优选的，如图6所示，第三压力管8和热电偶均有多个，且第三压力管8沿高压涡轮导向器的叶片15径向流道按等环分布方式布置并周向叶片全覆盖。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法，包括在叶栅通道上下游位置布置梳状受感部，测量叶栅通道上下游位置的总压和总温，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法，其特征在于：中介机匣支板后方正对角向位置的第一级叶片叶根、叶中及叶尖前端均布置有多个第一压力管。

3.根据权利要求2所述的核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法，其特征在于：第一级叶片上的叶根、叶中、叶尖前端位置分布的第一压力管的覆盖范围为中介机匣支板栅距的0.7倍~1.0倍。

4.根据权利要求1所述的核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法，其特征在于：压气机末级静子后每组耙状受感部的测点的径向位置，与叶栅通道下游的梳状受感部的径向位置一一对应。

5.根据权利要求4所述的核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法，其特征在于：每组耙状受感部的周向覆盖区域为压气机末级静子叶栅通道宽度的1.2倍~1.6倍。

6.根据权利要求1所述的核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法，其特征在于：二股流通道和火焰筒内第二压力管均沿周向设置，且设置数量均不少于2个。

7.根据权利要求1所述的核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法，其特征在于：第三压力管和热电偶均设置在高压涡轮导向器的叶片内。

8.根据权利要求7所述的核心机环境下主流流场精细化测试的布局方法，其特征在于：第三压力管和热电偶均有多个，且第三压力管沿高压涡轮导向器的叶片径向流道按等环分布方式布置并周向叶片全覆盖。