[發(fā)明專利]一種測量火焰筒進氣孔流量系數(shù)的試驗裝置及方法

有效

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• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN107036665B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 彭中九;陳盛;王志凱;羅蓮軍;蔡茂;胡好生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空動力機械研究所
• 主分類號: G01F1/34
• 分類號: G01F1/34
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重;馮振寧

本發(fā)明屬于燃氣渦輪發(fā)動機領域，公開了一種測量火焰筒進氣孔流量系數(shù)的試驗裝置及方法，包括測量段組件、排氣組件、進氣孔板、支撐架和襯塊。測量段組件模擬燃燒室二股通道氣流流動；排氣組件模擬火焰筒內(nèi)腔空間，將原先采用兩個二次流通道上的流量計獲取進氣孔的空氣流量方式改換成抽氣測量方式在排氣組件出口進行測量以提高進氣孔流量測量精度，同時也便于排氣組件采用有機玻璃材料加工以進行進氣孔出口流場特性的可視化分析，提高流量系數(shù)數(shù)據(jù)的試驗精度，降低試驗件的復雜程度，同時也便于試驗數(shù)據(jù)能夠用于一維流動分析軟件、三維商業(yè)CFD軟件計算模型的校準，以及全環(huán)燃燒室流量分配試驗的驗證。

技術領域

本發(fā)明屬于燃氣渦輪發(fā)動機領域，更具體的，涉及一種測量火焰筒進氣孔流量系數(shù)的試驗裝置及方法。

背景技術

火焰筒進氣孔的流量系數(shù)是燃燒室設計及研制中非常重要的設計數(shù)據(jù)，進氣孔不同結(jié)構(gòu)乃至不同尺寸均會導致流量系數(shù)不同，而由于影響流量系數(shù)的因素很多，因此，要想獲取高精確度的流量系數(shù)數(shù)據(jù)惟有通過試驗方法獲得。

目前，通過試驗方法測量流量系數(shù)數(shù)據(jù)的方法大體有如下兩種方式：1）圖1所示的不考慮燃燒室二股通道二次流氣流流動影響，空氣在壓差的作用下經(jīng)由進氣孔板直接向室內(nèi)大氣排泄，通過試驗獲取壓降與流量系數(shù)的關系曲線；2）圖2所示的既考慮燃燒室二股通道二次流氣流流動影響也考慮火焰筒內(nèi)主流流動影響，空氣在壓差的作用下經(jīng)由進氣孔板進入主流通道，而后隨主流一起直接向室內(nèi)大氣排泄，通過試驗獲取壓降與流量系數(shù)的關系曲線或者是雷諾數(shù)與流量系數(shù)的關系曲線。由于影響流量系數(shù)的氣動因素主要有以下準則參數(shù)：燃燒室二股通道二次氣流與進氣孔射流動量比；進氣孔內(nèi)氣流雷諾數(shù)；火焰筒內(nèi)主流與進氣孔射流動量比。根據(jù)已有研究成果，進氣孔內(nèi)氣流雷諾數(shù)以及火焰筒內(nèi)主流與進氣孔射流動量比均對流量系數(shù)的影響作用較小，因此，上文所述的第一種試驗方法獲得的流量系數(shù)實際上缺乏燃燒室設計指導性，第二種試驗方法測量流量系數(shù)則試驗過程比較繁瑣，且經(jīng)由進氣孔的空氣流量采用的是二次流通道上進氣孔前后兩端流量計示數(shù)的差值（流量計Ⅰ－流量計Ⅱ），這種流量獲取方式必將導致流量系數(shù)數(shù)據(jù)精確度下降。

兩種試驗方法中，第一種方法的缺陷是：空氣是在壓差的作用下經(jīng)由進氣孔板直接向室內(nèi)大氣排泄，試驗過程中未考慮燃燒室二股通道二次流氣流流動影響，通過試驗只能獲取壓降與流量系數(shù)的關系曲線，獲得的試驗數(shù)據(jù)缺乏燃燒室設計指導性；第二種方法的缺陷是：盡管試驗過程中考慮了燃燒室二股通道二次流氣流流動影響，但由于經(jīng)由進氣孔的空氣流量需要采用兩個二次流通道上的流量計才能獲取，這種流量獲取方式會導致流量系數(shù)數(shù)據(jù)精確度下降。另外，流經(jīng)進氣孔的空氣流量是采用高壓條件壓入主流通道，為保證試驗裝置的安全性，設計的試驗裝置就相對而言較為復雜些，而且無法采用純有機玻璃材料加工以便于對進氣孔出口流場特性進行可視化分析。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有試驗方法存在的缺陷以及根據(jù)已有的研究成果，為了提高流量系數(shù)數(shù)據(jù)的試驗精度，降低試驗件的復雜程度，同時也便于試驗數(shù)據(jù)能夠用于一維流動分析軟件、三維商業(yè)CFD軟件計算模型的校準，以及全環(huán)燃燒室流量分配試驗的驗證，基于以往的試驗方法，本發(fā)明提出一種新的試驗裝置及方法，即：不考慮燃燒室主流影響但考慮燃燒室二股通道二次流氣流流動影響，采用抽氣方式測量流經(jīng)進氣孔板的空氣流量，通過引入無量綱參數(shù)－壓降系數(shù)α（進氣孔上游與進氣孔出口下游的靜壓差與總壓差之比）概念，獲取壓降系數(shù)與流量系數(shù)的關系曲線及經(jīng)驗關系式。