一種連續(xù)式風(fēng)洞壓縮機(jī)入口流量測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種連續(xù)式風(fēng)洞壓縮機(jī)入口流量測(cè)量方法，解決由于壓縮機(jī)前方管道內(nèi)的流動(dòng)不均勻、不穩(wěn)定，在這些截面用皮托靜壓管（Pitot-static?probe）測(cè)量總壓、靜壓，由Bernoulli方程求出速度，由此計(jì)算出的橫截面體積流量波動(dòng)太大，從而導(dǎo)致測(cè)得的喘振點(diǎn)和喘振邊界的誤差帶太寬，且實(shí)際運(yùn)行中用此測(cè)量方法確定的體積流量也不夠準(zhǔn)確的問題。本發(fā)明給出一個(gè)準(zhǔn)確測(cè)量和計(jì)算壓縮機(jī)入口流量的方法，使得喘振邊界得以準(zhǔn)確測(cè)定，壓縮機(jī)是否進(jìn)入喘振得以準(zhǔn)確判斷。
【專利說明】—種連續(xù)式風(fēng)洞壓縮機(jī)入口流量測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涉及軸流壓縮機(jī)入口流量測(cè)量方法，尤其適用于安裝在跨聲速風(fēng)洞回路中軸流壓縮機(jī)的入口流量測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002]軸流壓縮機(jī)用于高速風(fēng)洞回路中，為風(fēng)洞試驗(yàn)段提供連續(xù)穩(wěn)定的壓比，使試驗(yàn)段建立穩(wěn)定均勻的氣流流場(chǎng)，為飛行器模型實(shí)驗(yàn)提供了保障。然而壓縮機(jī)是一個(gè)有自己獨(dú)特運(yùn)行特點(diǎn)的設(shè)備。圖1是壓縮機(jī)的一組一般特性曲線示意圖。圖中虛線代表在某一給定轉(zhuǎn)速、不同靜葉角β下的壓縮機(jī)性能曲線，即壓比(出口總壓/進(jìn)口總壓)?流量曲線。壓縮機(jī)運(yùn)行后，在給定轉(zhuǎn)速、某一靜葉角下逐漸關(guān)小出口閥(即風(fēng)洞中的柵指或旁路閥)時(shí)，就會(huì)使壓縮機(jī)運(yùn)行參數(shù)沿著該靜葉角的性能曲線向左上方移動(dòng)，當(dāng)壓縮機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，即找到一個(gè)喘振點(diǎn)。把在給定轉(zhuǎn)速、不同靜葉角下的喘振點(diǎn)平滑地連起來，就是這臺(tái)壓縮機(jī)在該給定轉(zhuǎn)速下的一條喘振邊界線(圖中的實(shí)線)。壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，工作點(diǎn)必須在這條喘振邊界線(實(shí)線)的右下方，而絕不允許其跑到喘振線的左上方。如果壓縮機(jī)工況點(diǎn)不慎跑到喘振邊界線左上方，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)進(jìn)入喘振工況，嚴(yán)重的會(huì)使轉(zhuǎn)子、靜子等器件經(jīng)受變應(yīng)力而斷裂，級(jí)間壓力失常引起強(qiáng)烈振動(dòng)，導(dǎo)致密封瓦及軸承損壞，甚至可能在短時(shí)間內(nèi)毀壞壓縮機(jī)，斷損的葉片還可能被吹到風(fēng)洞回路中(參考圖2)，造成風(fēng)洞部件和測(cè)量設(shè)備的毀壞，甚至危及工作人員生命，造成嚴(yán)重后果。因此，喘振邊界的準(zhǔn)確測(cè)定及預(yù)防壓縮機(jī)進(jìn)入喘振工況是壓縮機(jī)和風(fēng)洞安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。而壓縮機(jī)入口流量能否準(zhǔn)確測(cè)量是壓縮機(jī)喘振邊界能否準(zhǔn)確確定的關(guān)鍵。
[0003]通常壓縮機(jī)應(yīng)用的管網(wǎng)系統(tǒng)大多為不可壓縮流狀態(tài)，所以傳統(tǒng)或常規(guī)的做法是認(rèn)為壓縮機(jī)入口處的管道為不可壓縮流，故可用皮托靜壓管(Pitot-static probe)測(cè)出總壓、靜壓差后，由Bernoulli方程獲得速度，然后計(jì)算出流量。
[0004]NF-6增壓連續(xù)式風(fēng)洞開始進(jìn)行喘振邊界測(cè)定時(shí)(2007年7月和12月)就是用這種方法測(cè)量壓縮機(jī)入口流量的，當(dāng)時(shí)是在壓縮機(jī)入口前的第一拐角段下游(即第三擴(kuò)散段，參見圖2)安裝了三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速管，測(cè)量出總靜壓差后按Bernoulli方程計(jì)算出流速，并從三個(gè)速度中選出兩個(gè)差距最小的取平均值作為該截面的平均速度，然后乘以橫截面積得到體積流量。由于該橫截面上的流動(dòng)不均勻、不穩(wěn)定，這種測(cè)量方法導(dǎo)致給出的同一試驗(yàn)狀態(tài)下的體積流量波動(dòng)很大，用這個(gè)測(cè)量方法確定喘振點(diǎn)和喘振邊界帶有較寬的誤差帶，在應(yīng)用過程中，也同樣用這個(gè)方法計(jì)算流量，結(jié)果導(dǎo)致風(fēng)洞監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)點(diǎn)經(jīng)常性地、隨機(jī)地越過預(yù)先設(shè)置的喘振邊界，使對(duì)是否進(jìn)入喘振狀態(tài)難以作出判斷，或造成誤判，防喘旁路的快速閥頻繁開啟，導(dǎo)致風(fēng)洞無法正常工作。所以當(dāng)壓縮機(jī)安裝于高速風(fēng)洞回路用于驅(qū)動(dòng)氣流建立試驗(yàn)段流場(chǎng)時(shí)，這個(gè)流量測(cè)量方法不是很合適，需要尋求更精確的的流量測(cè)量或計(jì)算方法。
[0005]由于壓縮機(jī)前方管道內(nèi)的流動(dòng)不均勻、不穩(wěn)定，在這些截面用皮托靜壓管(Pitot-static probe)測(cè)量總壓、靜壓，由Bernoulli方程求出速度，由此計(jì)算出的橫截面體積流量波動(dòng)太大，從而導(dǎo)致測(cè)得的喘振點(diǎn)和喘振邊界的誤差帶太寬，且實(shí)際運(yùn)行中用此測(cè)量方法確定的體積流量也不夠準(zhǔn)確，也就是在用一個(gè)不準(zhǔn)確的喘振邊界作監(jiān)控基準(zhǔn)，判斷一個(gè)未能測(cè)量準(zhǔn)確的流量值所對(duì)應(yīng)的工況點(diǎn)是否進(jìn)入喘振，這很可能導(dǎo)致運(yùn)行還未進(jìn)入喘振狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)卻頻繁報(bào)警，而真正進(jìn)入喘振時(shí)卻未能覺察而導(dǎo)致嚴(yán)重后果，從而使風(fēng)洞無法正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]要解決的技術(shù)問題
[0007]為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種連續(xù)式風(fēng)洞壓縮機(jī)入口流量測(cè)量方法，給出一個(gè)準(zhǔn)確測(cè)量和計(jì)算壓縮機(jī)入口流量的方法，使得喘振邊界得以準(zhǔn)確測(cè)定，壓縮機(jī)是否進(jìn)入喘振得以準(zhǔn)確判斷。
[0008]技術(shù)方案
[0009]一種連續(xù)式風(fēng)洞壓縮機(jī)入口流量測(cè)量方法，其特征在于分為旁路閥關(guān)閉和旁路閥開啟兩種情況，測(cè)量步驟如下:
[0010]情況1:當(dāng)旁路閥關(guān)閉時(shí)，連續(xù)式風(fēng)洞壓縮機(jī)入口體積流量測(cè)量步驟如下:
[0011]步驟1:根據(jù)連續(xù)方程得進(jìn)入壓縮機(jī)入口的質(zhì)量流量等于試驗(yàn)段流出的質(zhì)量流量，試驗(yàn)段質(zhì)量流量:
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)式風(fēng)洞壓縮機(jī)入口流量測(cè)量方法，其特征在于分為旁路閥關(guān)閉和旁路閥 開啟兩種情況，測(cè)量步驟如下: 情況1:當(dāng)旁路閥關(guān)閉時(shí)，連續(xù)式風(fēng)洞壓縮機(jī)入口體積流量測(cè)量步驟如下: 步驟1:根據(jù)連續(xù)方程得進(jìn)入壓縮機(jī)入口的質(zhì)量流量等于試驗(yàn)段流出的質(zhì)量流量，試驗(yàn)段質(zhì)量流量:
【文檔編號(hào)】G01F1/76GK103852119SQ201410086262
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】張正科, 高超, 郗忠祥, 張國彪, 周廷波, 郝禮書, 惠增宏, 李一濱, 武潔 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)