[發明專利]一種旋轉盤上氣體轉動溫度標定及驗證方法

有效

• 申請號: 202010833579.5
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112098108B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 劉高文;雷昭;王俊凇;宋月龍;李鵬飛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01M15/02;G01K15/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

一種旋轉盤上氣體轉動溫度標定及驗證方法，利用溫度掃描閥、數據記錄儀、K型熱電偶以及保溫瓶對轉動件上的氣流溫度測量進行標定，在靜止狀態下利用保溫水浴作為溫度源，將經過更高精度裝置標定的K型熱電偶的測量信號作為標準信號標定數據記錄儀的溫度測量信號，進而提高旋轉盤上氣流溫度的測量精度，能夠將轉動溫度的測量誤差控制在±1℃以內，并能夠在轉動狀態下對標定的效果進行檢驗。本發明能夠簡便的對氣體轉動溫度測量進行標定并進行檢驗，為航空發動機空氣系統旋轉盤腔流動傳熱實驗，包括航空發動機預旋系統溫降特性實驗的轉動溫度測量提供標定與驗證手段，保證轉動溫度的測量精度，進而為航空發動機內旋轉盤腔系統設計提供數據支持。

技術領域

本發明涉及航空發動機空氣系統領域，具體是一種用于旋轉盤上氣體轉動溫度標定及驗證方法。

背景技術

目前，航空發動機性能的提升需要相應提升渦輪進口前燃氣溫度，每提高55℃，發動機的推力可提高約10％。現代航空發動機渦輪前溫度已經超過2000K，遠高于發動機高溫部件金屬材料的耐溫極限，單純的提高金屬材料的耐溫極限已經難以滿足發動機性能的提升和安全運行的需要，更多的則需要從壓氣機抽取相對低溫的空氣并通過空氣系統對渦輪轉子葉片等高溫部件進行有效的冷卻。

在現代航空發動機中，預旋系統是發動機空氣系統的重要組成部分，而準確獲取冷卻氣體溫度是進行預旋系統相關氣動設計的必要條件，對于空氣系統設計計算具有十分重要的意義，同時也是保證發動機高溫部件安全性的必要驗證步驟。

渦輪轉子葉片在發動機實際運行過程中高速轉動，其感受到的冷卻氣溫度不再是絕對坐標系下氣流的總溫，而是轉動坐標系下的氣流總溫，即氣流相對總溫，相應的相對總溫參數的測量需要將熱電偶與旋轉盤共轉，而且熱電偶必須直接布置在測點位置與氣流直接接觸，同時熱電偶得到的測量信號必須引出到信號采集裝置，與盤共轉的熱電偶的測量信號使用K型熱電偶標準分度表進行處理，而實際每個熱電偶的分度均和標準分度表存在一定的差異。這會導致溫度測量結果存在一定的偏差，因此對其進行標定是相當有必要的，并且實用價值很大。

現有技術的溫度標定一般是通過標準的恒溫加熱裝置獲得溫度測量材料在所加熱溫度下的對應的熱電勢。現有技術中的溫度標定裝置一般由加熱爐和熱電勢差測量裝置組成，把待標定兩種材料的條狀絲或者電偶絲一端焊接伸入到加熱爐中，另一端與熱電勢測量裝置相連，通過不斷改變加熱爐的溫度，從而獲得對應的熱電勢。其不足之處在于：由于空氣導熱系數低，加熱爐腔室內溫度分布容易產生不均勻，溫度穩定區較小且穩定速度慢，溫度波動較大，影響了溫度標定的精度。并且現有技術沒有針對標定后的熱電偶在轉動條件下的溫度測量精度的驗證方法。

發明內容

為克服現有技術中存在的溫度標定精度不高，并且不能對標定后的熱電偶在轉動條件下進行溫度測量精度驗證的不足，本發明提出了一種旋轉盤上氣體轉動溫度標定及驗證方法。

本發明的具體過程是：

步驟1：溫度標定實驗裝置的安裝；

所述溫度標定裝置包括數據記錄儀、溫度掃描閥、兩個第一熱電偶、兩個第二熱電偶和保溫瓶。所述保溫瓶的外表面包裹有保溫層。數據記錄儀的兩路溫度測量通道與兩個所述第二熱電偶的參考端分別連通；所述溫度掃描閥的兩路溫度測量通道與兩個所述第一熱電偶的測量端連通。四個熱電偶的測量端處于該保溫瓶內水浴中心處進行溫度測量。

在安裝所述溫度標定實驗裝置時，將兩個第二熱電偶的參考端與數據記錄儀的1號溫度測量通道和2號溫度測量通道相連接，將第一熱電偶的參考端和溫度掃描閥的1號溫度測量通道和2號溫度測量通道相連接，構成測量通路，將全部四根熱電偶的測量端均放置在保溫瓶內的同一位置點，組成溫度標定實驗裝置并放在水平操作臺上。

步驟2：熱電偶靜止狀態下的記錄儀測量溫度標定：