CN117030278A - 一种涡轮部件试验级间及出口动态流场参数测量方法 - Google Patents

Abstract

一种涡轮部件试验级间及出口动态流场参数测量方法，设计采用物理锁相测试方法，在测量截面内，以动态压力探针，取多个压力测点进行动态压力测量，且各个压力测点取多个迎风角进行动态压力测量，对应于各个压力测点于各个迎风角下的动态压力测量值，以物理锁相标记点为间隔，划分为多个一维数组，并采用线性插值方法，统一一维数组的长度，进而取一维数组中对应列动态压力测量值的均值，得到各个压力测点于各个迎风角下锁相后动态压力测量值的一维数组，拟合得到各个压力测点动态压力测量值与迎风角的关系，计算最大动态压力测量值，作为各个压力测点的动态压力，以相应的迎风角作为动态气流角，进行综合，得出测量截面内动态流场参数分布。

Description

一种涡轮部件试验级间及出口动态流场参数测量方法

技术领域

本申请属于双级涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量技术领域，具体涉及一种涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法。

背景技术

涡轮是航空发动机、燃气轮机的核心热端部件，过渡态下其内部流动、换热、几何等变化极为复杂，是面临风险最高的部位。

进行涡轮部件试验，可直接获取涡轮内气动、热力、结构等参数变化的有效数据，可用以支撑航空发动机、燃气轮机的匹配设计。

涡轮部件试验中，涉及到对导叶表面参数的测量，包括温度、压力等，对此，多是将某一导叶改装为测试改装叶片，在其叶背上布置温度、压力等测点进行表面参数测量，对于双级涡轮而言，其二级导叶表面参数不仅受涡轮进口环境、涡轮整体负荷水平、雷诺数等方面的影响，同时与叶片前后流速分布相关，当前，缺少对二级导叶前后非定常速度场分布进行测量的准确手段，难以进行与二级导叶表面参数的相关性分析，限制了试验结果的应用。

鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。

需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本申请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涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法，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：

一种涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法，包括：

选取相邻二级导叶，作为第一叶片、第二叶片；

以第一叶片中弧线延长线与二级导叶前缘额线的交点为点S，以点S向上游转子叶片后缘额线做垂线，该垂线的中点为点B，过点B做平行于二级导叶前缘额线的平行线，该平行线与第一叶片中弧线延长线的交点为点F，与第二叶片中弧线延长的交点为点A，点F、点A连线的中点为点H；

以第一叶片中弧线延长线与二级导叶后缘额线的交点为点S′，以点S′向下游转子叶片前缘额线做垂线，该垂线的中点为点B′，过点B′做平行于二级导叶后缘额线的平行线，该平行线与第一叶片中弧线延长线的交点为点F′，与第二叶片中弧线延长的交点为点A′，点F′、点A′连线的中点为点H′；

在双级涡轮内，在周向上沿点A、点B的连线以及点A′、点B′的连线，布置流速动态测点，在径向上，过点H、点H′沿叶高布置流速动态测点，进而测量二级导叶前后流速分布。

根据本申请的至少一个实施例，上述的涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法中，第一叶片位于第二叶片的叶背方向；

第二叶片为测试改装叶片；

在周向上沿点A、点B的连线以及点A′、点B′的连线，布置的流速动态测点，在径向上处于测试改装叶片上测点所在叶高。

根据本申请的至少一个实施例，上述的涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法中，在周向上沿点A、点B的连线布置的流速动态测点，在点B、点F之间密度较低；

在周向上沿点A′、点B′的连线布置的流速动态测点，在点B′、点F′之间密度较低。

根据本申请的至少一个实施例，上述的涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法中，测量二级导叶前后流速分布，具体是：

以位移机构带动热线探针，在周向上，沿点A、点B的连线以及点A′、点B′的连线，进行周向锁相扫场测量；

以位移机构带动热线探针，在径向上，过点H、点H′沿叶高，进行径向锁相扫场测量。

附图说明

图1是本申请实施例提供的测量截面内压力测点的分布示意图；

图2是本申请实施例提供的探针转动，在各个压力测点迎风角变化范围的示意图；

图3是本申请实施例提供的涡轮部件试验级间及出口动态流场参数测量方法的流程意图。

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，附图仅用于示例性说明，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-图2对本申请做进一步详细说明。

一种涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法，包括：

选取相邻二级导叶，作为第一叶片、第二叶片；

以第一叶片中弧线延长线与二级导叶前缘额线的交点为点S，以点S向上游转子叶片后缘额线做垂线，该垂线的中点为点B，过点B做平行于二级导叶前缘额线的平行线，该平行线与第一叶片中弧线延长线的交点为点F，与第二叶片中弧线延长的交点为点A，点F、点A连线的中点为点H；

以第一叶片中弧线延长线与二级导叶后缘额线的交点为点S′，以点S′向下游转子叶片前缘额线做垂线，该垂线的中点为点B′，过点B′做平行于二级导叶后缘额线的平行线，该平行线与第一叶片中弧线延长线的交点为点F′，与第二叶片中弧线延长的交点为点A′，点F′、点A′连线的中点为点H′；

在双级涡轮内，在周向上沿点A、点B的连线以及点A′、点B′的连线，布置流速动态测点，在径向上，过点H、点H′沿叶高布置流速动态测点，以此测量二级导叶前后非定常速度场分布，所测流速分布可沿周向周期性扩展到整个测量截面内，即可得到整个测量截面内的非定常速度场分布。

对于上述实施例公开的涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法，领域内技术人员可以理解的是，其设计利用相邻二级导叶中弧线延长线、前后缘额线，以及前后转子叶片后缘、前缘额线，确定周向、径向上的流速动态测点分布，进行流速测量，以此能够在有限空间内实现对二级导叶前后非定常速度场分布的高效、准确测量。

在一些可选的实施例中，上述的涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法中，第一叶片位于第二叶片的叶背方向；

第二叶片为测试改装叶片；

在周向上沿点A、点B的连线以及点A′、点B′的连线，布置的流速动态测点，在径向上处于测试改装叶片上测点所在叶高。

在一些可选的实施例中，上述的涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法中，在周向上沿点A、点B的连线布置的流速动态测点，在点B、点F之间密度较低；

在周向上沿点A′、点B′的连线布置的流速动态测点，在点B′、点F′之间密度较低，以降低测量成本。

在一些可选的实施例中，上述的涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法中，在径向上过点H沿叶高方向布置的流速动态测点，测点覆盖5％到95％叶高，同时在测试改装叶片测点所在叶高上下15％叶高范围之间密度较高；

在径向上过点H’沿叶高方向布置的流速动态测点，测点覆盖5％到95％叶高，同时在测试改装叶片测点所在叶高上下15％叶高范围之间密度较高。

在一些可选的实施例中，上述的涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法中，测量二级导叶前后流速分布，具体是：

以位移机构带动热线探针，在周向上，沿点A、点B的连线以及点A′、点B′的连线，进行周向锁相扫场测量；

以位移机构带动热线探针，在径向上，过点H、点H′沿叶高，进行径向锁相扫场测量。

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 (4)

1.一种涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法，其特征在于，包括：

选取相邻二级导叶，作为第一叶片、第二叶片；

以第一叶片中弧线延长线与二级导叶前缘额线的交点为点S，以点S向上游转子叶片后缘额线做垂线，该垂线的中点为点B，过点B做平行于二级导叶前缘额线的平行线，该平行线与第一叶片中弧线延长线的交点为点F，与第二叶片中弧线延长的交点为点A，点F、点A连线的中点为点H；

以第一叶片中弧线延长线与二级导叶后缘额线的交点为点S^′，以点S^′向下游转子叶片前缘额线做垂线，该垂线的中点为点B^′，过点B^′做平行于二级导叶后缘额线的平行线，该平行线与第一叶片中弧线延长线的交点为点F^′，与第二叶片中弧线延长的交点为点A^′，点F^′、点A^′连线的中点为点H^′；

在双级涡轮内，在周向上沿点A、点B的连线以及点A^′、点B^′的连线，布置流速动态测点，在径向上，过点H、点H^′沿叶高布置流速动态测点，进而测量二级导叶前后非定常速度场分布。

2.根据权利要求1所述的涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法，其特征在于，

第一叶片位于第二叶片的叶背方向；

第二叶片为测试改装叶片；

在周向上沿点A、点B的连线以及点A^′、点B^′的连线，布置的流速动态测点，在径向上处于测试改装叶片上测点所在叶高。

3.根据权利要求1所述的涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法，其特征在于，

在周向上沿点A、点B的连线布置的流速动态测点，在点B、点F之间密度较低；

在周向上沿点A^′、点B^′的连线布置的流速动态测点，在点B^′、点F^′之间密度较低。

4.根据权利要求1所述的涡轮部件试验二级导叶前后非定常速度场分布测量方法，其特征在于，

测量二级导叶前后非定常速度场分布，具体是：

以位移机构带动热线探针，在周向上，沿点A、点B的连线以及点A^′、点B^′的连线，进行周向锁相扫场测量；

以位移机构带动热线探针，在径向上，过点H、点H^′沿叶高，进行径向锁相扫场测量。