[發(fā)明專利]一種渦輪葉片尾跡模擬裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510020717.7
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104729822B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫爽;王軒;盧新根;雷志軍;呂劍波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國民航大學(xué)
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于民用航空技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種渦輪葉片尾跡模擬裝置。

背景技術(shù)

在當(dāng)今的工業(yè)社會，燃?xì)廨啓C作為航空動力裝置與地面發(fā)電設(shè)備而得到了廣泛的應(yīng)用。在燃?xì)廨啓C中，葉輪旋轉(zhuǎn)部件(比如壓氣機與渦輪)是最為重要的組成部件，因此提高壓氣機與渦輪的效率已成為提高燃?xì)廨啓C性能的重要工作。葉柵風(fēng)洞實驗是一種研究葉輪旋轉(zhuǎn)部件氣動性能簡單而有效的實驗方式。在燃?xì)廨啓C中，轉(zhuǎn)子—靜子的干涉現(xiàn)象是葉輪機工作過程中始終存在的一種物理現(xiàn)象，為了更加精確、真實地分析葉輪機的內(nèi)部流動機理，在葉柵實驗中必須研究上游葉片排尾跡對下游葉片的影響。為了簡化實驗設(shè)備，節(jié)省實驗器材費用，當(dāng)前二維平面葉柵實驗的上游葉片排尾跡主要通過使用與上游葉片尾緣圓弧直徑相當(dāng)?shù)膱A棒來代替。雖然這種近似代替通用性較強，但缺點是對于不同類型葉片尾跡的模擬則存在著較大的差異。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可以更加精確地模擬超高負(fù)荷后加載低壓渦輪葉片尾跡的渦輪葉片尾跡模擬裝置。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的渦輪葉片尾跡模擬裝置為其橫向截面由吸力面、壓力面和背面圍成的近似三角形的棒形結(jié)構(gòu)，其中吸力面和背面為平面，壓力面上與背面相鄰的部位連續(xù)形成有三個突起的圓弧，用于形成與吸力面?zhèn)葘ΨQ的尾跡，并且三個圓弧的半徑越靠近背面越大，同時吸力面和壓力面之間標(biāo)有一條從來流方向向背面方向延伸的主線。

所述的吸力面與主線之間的夾角為2°，壓力面與主線之間的夾角為8°，吸力面與壓力面之間的夾角為10°。

所述的吸力面與背面之間的夾角為82.5°。

所述的三個圓弧的切線與壓力面之間的夾角為5.0°。

所述的渦輪葉片尾跡模擬裝置的長度等于或略低于實驗風(fēng)洞的寬度。

本發(fā)明提供的渦輪葉片尾跡模擬裝置為一具有三角截面的直棒，其能夠更有針對性地模擬超高負(fù)荷后加載低壓渦輪葉片，并在葉柵的二維平面坐標(biāo)系下，x方向速度、y方向速度、x方向速度擾動、y方向速度擾動、剪切應(yīng)力及尾跡寬度這些尾跡相似度主要指標(biāo)更加接近真實葉片，因此能夠更加精確地模擬超高負(fù)荷后加載低壓渦輪葉片的尾跡。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的渦輪葉片尾跡模擬裝置側(cè)視圖。

圖2為本發(fā)明提供的渦輪葉片尾跡模擬裝置立體圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的渦輪葉片尾跡模擬裝置進行詳細(xì)說明。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的渦輪葉片尾跡模擬裝置為其橫向截面由吸力面L1、壓力面L3和背面L4圍成的近似三角形的棒形結(jié)構(gòu)，其中吸力面L1和背面L4為平面，壓力面L3上與背面L4相鄰的部位連續(xù)形成有三個突起的圓弧1，用于形成與吸力面L1側(cè)對稱的尾跡，并且三個圓弧1的半徑越靠近背面L4越大，同時吸力面L1和壓力面L3之間標(biāo)有一條從來流方向向背面L4方向延伸的主線2。

所述的吸力面L1與主線2之間的夾角為2°，壓力面L3與主線2之間的夾角為8°，吸力面L1與壓力面L3之間的夾角為10°。

所述的吸力面L1與背面L4之間的夾角為82.5°。

所述的吸力面L1長度L5為模擬裝置的特征長度，該長度由模擬裝置的雷諾數(shù)Re_D來確定，Re_D是這樣定義的：

其中U為葉柵風(fēng)洞進口速度，μ為空氣的運動粘度。將Re_D控制在1000—3000的范圍內(nèi)，以此來確定吸力面L1長度L5。

所述的三個圓弧1的切線與壓力面L3之間的夾角為5.0°。

所述的渦輪葉片尾跡模擬裝置的長度L2等于或略低于實驗風(fēng)洞的寬度。

現(xiàn)將本發(fā)明提供的渦輪葉片尾跡模擬裝置使用方法闡述如下：將本發(fā)明提供的渦輪葉片尾跡模擬裝置上的主線2放置于與來流平行的位置，來流方向在圖1示出的葉柵的二維平面坐標(biāo)系下用字母U標(biāo)出，直棒的前緣線3與來流成90°。