專利名稱：基于相對運動概念的帶可調(diào)附加葉片的壓氣機葉柵實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓氣機葉柵實驗裝置。
背景技術(shù)：
壓氣機的功用是將氣體壓縮到特定的壓力，可分為旋轉(zhuǎn)式(或葉片式)和活塞式兩類，而旋轉(zhuǎn)式壓氣機又可分為軸流式和離心式。軸流式壓氣機是燃氣輪機的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于航空、地面、艦船和飛航導(dǎo)彈等領(lǐng)域，是重要的動力系統(tǒng)。葉片是壓氣機的主要部件，氣體流過葉片組成的流道時受到葉片對其的作用力并獲得機械能。壓氣機通流部分及葉片設(shè)計屬于高科技范疇，對于采用可調(diào)附加葉片技術(shù)的新型壓氣機轉(zhuǎn)子而言更是如此。從深入了解壓氣機轉(zhuǎn)子葉柵中流動的物理過程或結(jié)構(gòu)，探索氣動損失、壓力分布等氣動參數(shù)與葉片基元級幾何參數(shù)之間的相互關(guān)系等角度出發(fā)，實驗研究工作是十分基本和必要的，仍是現(xiàn)有的理論分析和數(shù)值計算方法所無法替代的。對于壓氣機轉(zhuǎn)子葉尖區(qū)域流動的實驗研究模型一般有兩種，其一是壓氣機動態(tài)實驗臺(見圖1)，可真實的模擬轉(zhuǎn)子葉尖間隙區(qū)域流動，但設(shè)備費用高，實驗測量困難大，尤其是必須設(shè)計復(fù)雜的測量儀器隨動系統(tǒng)才能測量到轉(zhuǎn)子葉柵內(nèi)部的流動結(jié)構(gòu)；其二是帶間隙的平面葉柵靜態(tài)實驗設(shè)備(見圖2)，優(yōu)點是設(shè)備成本低，易于實現(xiàn)對葉片通道內(nèi)流場的詳細測量，但由于模型流動與真實流動差異較大，實驗結(jié)果直接應(yīng)用價值不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決壓氣機動態(tài)實驗臺設(shè)備費用高，實驗測量困難大，尤其是必須設(shè)計復(fù)雜的測量儀器隨動系統(tǒng)才能測量到轉(zhuǎn)子葉柵內(nèi)部的流動結(jié)構(gòu)的問題；平面葉柵靜態(tài)實驗臺模型流動與真實流動差異較大，實驗結(jié)果直接應(yīng)用價值不高的問題，提供一種基于相對運動概念的帶可調(diào)附加葉片的壓氣機葉柵實驗裝置。本發(fā)明由可往復(fù)運動的上端壁1、可往復(fù)運動的下端壁2、上固定端壁3、下固定端壁4、導(dǎo)向葉片5、可調(diào)附加葉片6和實驗葉片7組成，可往復(fù)運動的上端壁1和可往復(fù)運動的下端壁2上下相互平行設(shè)置，導(dǎo)向葉片5固定在可往復(fù)運動的上端壁1和可往復(fù)運動的下端壁2之間，上固定端壁3和下固定端壁4上下相互平行設(shè)置，實驗葉片7固定在上固定端壁3和下固定端壁4之間，上固定端壁3和下固定端壁4設(shè)置在可往復(fù)運動的上端壁1和可往復(fù)運動的下端壁2的一側(cè)，可調(diào)附加葉片6設(shè)置在下固定端壁4一側(cè)的可往復(fù)運動的下端壁2的上側(cè)。本發(fā)明可作為詳細分析壓氣機轉(zhuǎn)子葉片柵內(nèi)部三維流動特性的簡化模型，用來研究帶可調(diào)附加葉片的新型壓氣機轉(zhuǎn)子葉柵內(nèi)部氣流運動情況，探索提高這種壓氣機氣動性能的途徑。該實驗系統(tǒng)使得基于平面葉柵的實驗研究更接近于真實流動，還具有實驗成本低廉、易于實現(xiàn)對葉片通道內(nèi)部流場詳細測量等優(yōu)點。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)壓氣機動態(tài)實驗臺的示意圖，圖2是現(xiàn)有技術(shù)平面葉柵靜態(tài)實驗設(shè)備的工作原理示意圖，圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4～圖7是本發(fā)明的工作原理示意圖，圖8和圖9是軸向進氣條件下真實壓氣機轉(zhuǎn)子的速度三角形示意圖，轉(zhuǎn)子進口型對速度是扭曲的。
具體實施例方式
具體實施方式
一(參見圖3)本實施方式由可往復(fù)運動的上端壁1、可往復(fù)運動的下端壁2、上固定端壁3、下固定端壁4、導(dǎo)向葉片5、可調(diào)附加葉片6和實驗葉片7組成，可往復(fù)運動的上端壁1和可往復(fù)運動的下端壁2上下相互平行設(shè)置，導(dǎo)向葉片5固定在可往復(fù)運動的上端壁1和可往復(fù)運動的下端壁2之間，上固定端壁3和下固定端壁4上下相互平行設(shè)置，實驗葉片7固定在上固定端壁3和下固定端壁4之間，上固定端壁3和下固定端壁4設(shè)置在可往復(fù)運動的上端壁1和可往復(fù)運動的下端壁2的一側(cè)，可調(diào)附加葉片6設(shè)置在下固定端壁4一側(cè)的可往復(fù)運動的下端壁2的上側(cè)。
工作原理一、采用靜態(tài)平面葉柵進行實驗?zāi)M與真實壓氣機轉(zhuǎn)子的差異主要體現(xiàn)在葉片與端壁之間無相對運動，從圖8、圖9所示的速度三角形可以看出，在真實壓氣機轉(zhuǎn)子軸向進氣條件下，從附面層到勢流區(qū)進口氣流絕對速度C逐漸增大，但方向始終不變且為軸向，相對速度W則為扭曲的；二、基于相對運動的思想，設(shè)計如圖3所示的考慮動態(tài)影響的帶可調(diào)附加葉片的壓氣機平面葉柵實驗系統(tǒng)，令下端壁運動，且其上安裝有導(dǎo)向葉片(用于實現(xiàn)使進口氣流隨端壁運動并滿足轉(zhuǎn)子進口氣流方向)及可調(diào)附加葉片(整體式或局部式)，而安裝在上端壁的轉(zhuǎn)子葉片則不動，這樣就依據(jù)相對運動概念較真實地模擬了帶可調(diào)附加葉片的轉(zhuǎn)子葉尖間隙流動；三、下端壁為往復(fù)運動形式，采用步進電機驅(qū)動，氣動探針或熱線風(fēng)速儀等測量儀器安裝于靜止的上端壁，當往復(fù)運動方向為正向時，測量儀器采集數(shù)據(jù)，當往復(fù)運動方向為負向時，測量儀器中止工作，經(jīng)多次往復(fù)運動可獲得測量截面的詳細氣動參數(shù)分布，當然，由于轉(zhuǎn)子靜止沒有離心力及平面葉柵是平直的端壁，與實際情況仍存在差異，不過在葉尖間隙流中，這兩個因素比較次要。
權(quán)利要求
1.一種基于相對運動概念的帶可調(diào)附加葉片的壓氣機葉柵實驗裝置，它由可往復(fù)運動的上端壁(1)、可往復(fù)運動的下端壁(2)、上固定端壁(3)、下固定端壁(4)、導(dǎo)向葉片(5)、可調(diào)附加葉片(6)和實驗葉片(7)組成，可往復(fù)運動的上端壁(1)和可往復(fù)運動的下端壁(2)上下相互平行設(shè)置，導(dǎo)向葉片(5)固定在可往復(fù)運動的上端壁(1)和可往復(fù)運動的下端壁(2)之間，其特征在于上固定端壁(3)和下固定端壁(4)上下相互平行設(shè)置，實驗葉片(7)固定在上固定端壁(3)和下固定端壁(4)之間，上固定端壁(3)和下固定端壁(4)設(shè)置在可往復(fù)運動的上端壁(1)和可往復(fù)運動的下端壁(2)的一側(cè)，可調(diào)附加葉片(6)設(shè)置在下固定端壁(4)一側(cè)的可往復(fù)運動的下端壁(2)的上側(cè)。
全文摘要
基于相對運動概念的帶可調(diào)附加葉片的壓氣機葉柵實驗裝置，它涉及一種壓氣機葉柵實驗裝置。本發(fā)明的目的是為解決壓氣機動態(tài)實驗臺設(shè)備費用高，實驗測量困難大的問題；平面葉柵靜態(tài)實驗臺模型流動與真實流動差異較大，實驗結(jié)果直接應(yīng)用價值不高的問題。本發(fā)明實驗葉片(7)固定在上固定端壁(3)和下固定端壁(4)之間，可調(diào)附加葉片(6)設(shè)置在下固定端壁(4)一側(cè)的可往復(fù)運動的下端壁(2)的上側(cè)。本發(fā)明可作為詳細分析壓氣機轉(zhuǎn)子葉片柵內(nèi)部三維流動特性的簡化模型，用來研究帶可調(diào)附加葉片的新型壓氣機轉(zhuǎn)子葉柵內(nèi)部氣流運動情況，該實驗系統(tǒng)使得基于平面葉柵的實驗研究更接近于真實流動，還具有實驗成本低廉、易于實現(xiàn)對葉片通道內(nèi)部流場詳細測量等優(yōu)點。
文檔編號G01M9/06GK101067586SQ20071007234
公開日2007年11月7日 申請日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者陳浮, 宋彥萍, 陸華偉, 陳紹文 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)