專利名稱：基于相對運動概念的帶可調附加葉片的壓氣機葉柵實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓氣機葉柵實驗裝置。
背景技術：
壓氣機的功用是將氣體壓縮到特定的壓力，可分為旋轉式(或葉片式)和活塞式兩類，而旋轉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，廣泛應用于航空、地面、艦船和飛航導彈等領域，是重要的動力系統。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計屬于高科技范疇，對于采用可調附加葉片技術的新型壓氣機轉子而言更是如此。從深入了解壓氣機轉子葉柵中流動的物理過程或結構，探索氣動損失、壓力分布等氣動參數與葉片基元級幾何參數之間的相互關系等角度出發，實驗研究工作是十分基本和必要的，仍是現有的理論分析和數值計算方法所無法替代的。對于壓氣機轉子葉尖區域流動的實驗研究模型一般有兩種，其一是壓氣機動態實驗臺(見圖1)，可真實的模擬轉子葉尖間隙區域流動，但設備費用高，實驗測量困難大，尤其是必須設計復雜的測量儀器隨動系統才能測量到轉子葉柵內部的流動結構；其二是帶間隙的平面葉柵靜態實驗設備(見圖2)，優點是設備成本低，易于實現對葉片通道內流場的詳細測量，但由于模型流動與真實流動差異較大，實驗結果直接應用價值不高。

發明內容
本發明的目的是為解決壓氣機動態實驗臺設備費用高，實驗測量困難大，尤其是必須設計復雜的測量儀器隨動系統才能測量到轉子葉柵內部的流動結構的問題；平面葉柵靜態實驗臺模型流動與真實流動差異較大，實驗結果直接應用價值不高的問題，提供一種基于相對運動概念的帶可調附加葉片的壓氣機葉柵實驗裝置。本發明由可往復運動的上端壁1、可往復運動的下端壁2、上固定端壁3、下固定端壁4、導向葉片5、可調附加葉片6和實驗葉片7組成，可往復運動的上端壁1和可往復運動的下端壁2上下相互平行設置，導向葉片5固定在可往復運動的上端壁1和可往復運動的下端壁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設置在可往復運動的上端壁1和可往復運動的下端壁2的一側，可調附加葉片6設置在下固定端壁4一側的可往復運動的下端壁2的上側。本發明可作為詳細分析壓氣機轉子葉片柵內部三維流動特性的簡化模型，用來研究帶可調附加葉片的新型壓氣機轉子葉柵內部氣流運動情況，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、易于實現對葉片通道內部流場詳細測量等優點。


圖1是現有技術壓氣機動態實驗臺的示意圖，圖2是現有技術平面葉柵靜態實驗設備的工作原理示意圖，圖3是本發明的結構示意圖，圖4～圖7是本發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子的速度三角形示意圖，轉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運動的上端壁1、可往復運動的下端壁2、上固定端壁3、下固定端壁4、導向葉片5、可調附加葉片6和實驗葉片7組成，可往復運動的上端壁1和可往復運動的下端壁2上下相互平行設置，導向葉片5固定在可往復運動的上端壁1和可往復運動的下端壁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設置在可往復運動的上端壁1和可往復運動的下端壁2的一側，可調附加葉片6設置在下固定端壁4一側的可往復運動的下端壁2的上側。
工作原理一、采用靜態平面葉柵進行實驗模擬與真實壓氣機轉子的差異主要體現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，在真實壓氣機轉子軸向進氣條件下，從附面層到勢流區進口氣流絕對速度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，設計如圖3所示的考慮動態影響的帶可調附加葉片的壓氣機平面葉柵實驗系統，令下端壁運動，且其上安裝有導向葉片(用于實現使進口氣流隨端壁運動并滿足轉子進口氣流方向)及可調附加葉片(整體式或局部式)，而安裝在上端壁的轉子葉片則不動，這樣就依據相對運動概念較真實地模擬了帶可調附加葉片的轉子葉尖間隙流動；三、下端壁為往復運動形式，采用步進電機驅動，氣動探針或熱線風速儀等測量儀器安裝于靜止的上端壁，當往復運動方向為正向時，測量儀器采集數據，當往復運動方向為負向時，測量儀器中止工作，經多次往復運動可獲得測量截面的詳細氣動參數分布，當然，由于轉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。
權利要求
1.一種基于相對運動概念的帶可調附加葉片的壓氣機葉柵實驗裝置，它由可往復運動的上端壁(1)、可往復運動的下端壁(2)、上固定端壁(3)、下固定端壁(4)、導向葉片(5)、可調附加葉片(6)和實驗葉片(7)組成，可往復運動的上端壁(1)和可往復運動的下端壁(2)上下相互平行設置，導向葉片(5)固定在可往復運動的上端壁(1)和可往復運動的下端壁(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)設置在可往復運動的上端壁(1)和可往復運動的下端壁(2)的一側，可調附加葉片(6)設置在下固定端壁(4)一側的可往復運動的下端壁(2)的上側。
全文摘要
基于相對運動概念的帶可調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。本發明的目的是為解決壓氣機動態實驗臺設備費用高，實驗測量困難大的問題；平面葉柵靜態實驗臺模型流動與真實流動差異較大，實驗結果直接應用價值不高的問題。本發明實驗葉片(7)固定在上固定端壁(3)和下固定端壁(4)之間，可調附加葉片(6)設置在下固定端壁(4)一側的可往復運動的下端壁(2)的上側。本發明可作為詳細分析壓氣機轉子葉片柵內部三維流動特性的簡化模型，用來研究帶可調附加葉片的新型壓氣機轉子葉柵內部氣流運動情況，該實驗系統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、易于實現對葉片通道內部流場詳細測量等優點。
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 優先權日2007年6月11日
發明者陳浮, 宋彥萍, 陸華偉, 陳紹文 申請人:哈爾濱工業大學