[發(fā)明專利]一種可進行穩(wěn)態(tài)和過渡態(tài)試驗的排氣擴壓器實驗臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111097265.4
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113623027B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設計）人: 李軍;董雨軒;李志剛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;F01D21/00;F01D25/30;F02C7/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種可進行穩(wěn)態(tài)和過渡態(tài)實驗測量的排氣擴壓器氣動性能測量實驗臺，其特征在于，包括排氣擴壓器模型(6)，所述排氣擴壓器模型(6)的入口端連接實驗管路(3)，出口端設置移動測量平臺(7)，沿氣流方向，所述實驗管路(3)上依次設置有熱式流量計(1)、快速響應氣動閥(2)和穩(wěn)壓腔室(4)，所述移動測量平臺(7)用于測量排氣擴壓器模型(6)出口壓力場和速度場。

2.根據權利要求1所述可進行穩(wěn)態(tài)和過渡態(tài)實驗測量的排氣擴壓器氣動性能測量實驗臺，其特征在于，所述排氣擴壓器模型(6)包括殼體以及位于殼體中的軸向的內輪轂，內輪轂通過支撐板結構(6c)安裝于殼體內，在內輪轂與殼體壁面之間設置湍流柵格結構(6a)和進氣導葉結構(6b)，其中湍流柵格結構(6a)位于排氣擴壓器模型(6)的入口端，進氣導葉結構(6b)位于湍流柵格結構(6a)的后方，用于模擬真實燃氣輪機中動力渦輪產生的尾跡流和旋流。

3.根據權利要求2所述可進行穩(wěn)態(tài)和過渡態(tài)實驗測量的排氣擴壓器氣動性能測量實驗臺，其特征在于，所述排氣擴壓器模型(6)采用模塊化設計，湍流柵格結構(6a)、進氣導葉結構(6b)和支撐板結構(6c)均為可更換的模塊化單元。

4.根據權利要求2或3所述可進行穩(wěn)態(tài)和過渡態(tài)實驗測量的排氣擴壓器氣動性能測量實驗臺，其特征在于，所述排氣擴壓器模型(6)的殼體壁面材料及內輪轂材料為7系航空鋁，湍流柵格結構(6a)為不銹鋼，進氣導葉結構(6b)和支撐板結構(6c)采用韌性樹脂材料，由3D打印制造。

5.根據權利要求2或3所述可進行穩(wěn)態(tài)和過渡態(tài)實驗測量的排氣擴壓器氣動性能測量實驗臺，其特征在于，所述排氣擴壓器模型(6)內位于進氣導葉結構(6b)后方沿周向均勻布置若干三孔探針測量孔(6d)，后方三孔探針由探針夾固定，沿徑向移動測量進氣導葉結構(6b)后方的壓力場和速度場，在排氣擴壓器模型(6)殼體壁面布置有壁面靜壓測點(6e)。

6.根據權利要求1或2或3所述可進行穩(wěn)態(tài)和過渡態(tài)實驗測量的排氣擴壓器氣動性能測量實驗臺，其特征在于，所述熱式流量計(1)響應頻率小于100ms，質量流量信號由NI-9234采集卡采集，所述快速響應氣動閥(2)由氣泵(8)通過氣泵供氣管路(9)單獨供氣，快速響應氣動閥(2)的動作時間在1-10s范圍內調節(jié)，從而在其下游形成不同變化速率的壓力場，模擬燃氣輪機在啟停，加速，減速的 過渡態(tài)工況下的壓力場；且快速響應氣動閥(2)的閥門開關觸發(fā)信號由專用控制箱進行控制，快速響應氣動閥(2)動作開始和動作完成時輸出脈沖電壓信號，以此精確定位閥門開始動作和結束動作的時間。

7.根據權利要求1或2或3所述可進行穩(wěn)態(tài)和過渡態(tài)實驗測量的排氣擴壓器氣動性能測量實驗臺，其特征在于，所述穩(wěn)壓腔室(4)內固定有穩(wěn)流蜂窩(4a)，穩(wěn)流蜂窩的芯格直徑為3mm，用于為下游提供均勻穩(wěn)定的實驗氣流。

8.根據權利要求1或2或3所述可進行穩(wěn)態(tài)和過渡態(tài)實驗測量的排氣擴壓器氣動性能測量實驗臺，其特征在于，所述實驗管路(3)中位于穩(wěn)壓腔室(4)與排氣擴壓器模型(6)入口端之間布置有能夠沿徑向方向進行移動的入口三孔探針(5)，用于測量出管路中流體的速度和壓力沿徑向分布的曲線。

9.根據權利要求8所述可進行穩(wěn)態(tài)和過渡態(tài)實驗測量的排氣擴壓器氣動性能測量實驗臺，其特征在于，當快速響應氣動閥(2)保持全開狀態(tài)時，整個實驗平臺管路形成一個通路，壓縮機氣流經流量計(1)、快速響應氣動閥(2)、穩(wěn)壓腔室(4)流入排氣擴壓器模型(6)，利用入口三孔探針(5)、進氣導葉后方三孔探針、壁面靜壓測點(6e)、出口移動測量平臺(7)對排氣擴壓器模型(6)進、出口壓力和速度場及內部壓力和速度場進行測量。

10.根據權利要求1或2或3所述可進行穩(wěn)態(tài)和過渡態(tài)實驗測量的排氣擴壓器氣動性能測量實驗臺，其特征在于，所述移動測量平臺(7)包括探針(7a)，探針(7a)固定在滑塊(7b)上，滑塊(7b)設置于絲桿(7c)上，由控制器控制伺服電機驅動滑塊(7b)沿絲桿(7c)滑動，進而帶動探針(7a)在排氣擴壓器模型(6)出口的往復移動測量，移動測量平臺(7)的重復定位精度為0.05mm。