CN112577755B - 一种计及上游非定常效应的涡轮轮毂封严实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种计及上游非定常效应的涡轮轮毂封严实验装置,为了模拟叶轮机械级环境下封严流与主流的相互作用特征,利用圆盘的高速旋转来获得轮毂封严出流的周向速度,利用上游导叶来调整环形叶栅进口气流角,利用旋转圆柱棒来模拟环形叶栅上游尾迹的非定常效应,利用盘腔壁旋转还原真实涡轮内部的封严出流,可通过安装不同的盘腔壁结构,在计及上游非定常效应的前提下非常方便的研究不同封严腔对涡轮端区流动的影响,并可方便更换不同封严腔结构来研究封严出流与涡轮主流的相互作用,容易获得较精确的三维非定常流场结构,又可以节省实验成本,降低测量难度。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机/燃气轮机涡轮部件非定常实验领域,涉及一种涡轮轮毂封严实验装置,具体涉及一种计及上游非定常效应的低速大尺寸环形涡轮轮毂封严实验装置。由于圆柱棒与叶片下游的尾迹流场结构相似,因此利用圆柱棒来模拟上游叶片的尾迹被广泛采用,此外真实发动机内部的封严出流是一种复杂的旋转流动,具有较大的轴向、径向和周向速度。本发明分别利用旋转圆柱棒、环形封严腔以及环形涡轮叶片来模拟真实涡轮级内部上游非定常效应、封严流与主流的干涉现象等复杂流场环境,并且流场参数方便可控,容易实现涡轮内部精细化流场测量。
背景技术
涡轮是航空发动机/燃气轮机的核心部件之一,而高压涡轮作为核心机部件更是重中之重。为保障涡轮转子的可靠运转,避免转静叶片排之间的剐蹭,涡轮转子叶片排和静子叶片排之间存在着盘腔。发动机运行时由于主流与盘腔之间存在压差,高温主流燃气会侵入到盘腔而导致涡轮盘过热。此外,为了追求更高的发动机功率、效率和推重比,涡轮进口温度被不断提高,为了保证涡轮盘能够安全、可靠的工作,必须对其进行冷却。为此,在盘腔中一般通入由压气机级引入的冷气作为轮毂封严气流,用来提高盘腔内压力,阻止高温主流燃气入侵,同时这部分冷气还可以对涡轮盘及动叶根部进行冷却。然而,由于封严流在保证发动机正常工作的同时会与涡轮通道内主流发生复杂的相互作用,两股不同特征的气流掺混,流动损失增加,进而对涡轮性能产生较大。因此,涡轮轮毂封严结构的设计就是为了在保证轮毂工作温度在材料可承受范围内的前提下应尽可能减少盘腔供气冷气量,提高发动机效率,越来越多的科研人员也越来越重视轮毂封严流与通道主流的掺混机理及相应的损失输运机制的研究,尤其是在涡轮级间的非定常环境下。
考虑到真实发动机高温、高压及高速环境下测量涡轮内部流场参数耗资大,同时真实涡轮内部空间相对狭小,且测量环境恶劣,导致了轮毂端区复杂流场参数精确测量相当困难,很难获得涡轮级内部丰富的、连续的时空流场信息。因此,亟需设计新的实验平台来再现真实涡轮级内部的上游非定常效应、封严流与主流的干涉现象等复杂流场环境。相比较而言,本发明设计的低速大尺寸环形涡轮轮毂封严实验台能够实现涡轮盘高速旋转,方便更换不同封严腔结构来研究封严出流与涡轮主流的相互作用,容易获得较精确的三维非定常流场结构,又可以节省实验成本,降低测量难度。
发明内容
为解决现有技术所存在的上述技术问题,本发明旨在提供一种计及上游非定常效应的涡轮轮毂封严实验装置,能够实现涡轮盘高速旋转,方便更换不同封严腔结构来研究封严出流与涡轮主流的相互作用,容易获得较精确的三维非定常流场结构,又可以节省实验成本,降低测量难度。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案如下:
一种计及上游非定常效应的涡轮轮毂封严实验装置,包括一固定设置的外涵机匣、一同轴设置在所述外涵机匣内的内涵机匣,所述外涵机匣与内涵机匣之间的环形空间形成为主流通道,其特征在于,
所述外涵机匣包括一筒状外涵主体段和一外涵收缩段,所述筒状外涵主体段与外涵收缩段固定连接或形成为一体结构,所述筒状外涵主体段固定设置,所述外涵收缩段设置在所述筒状外涵主体段的上游,所述外涵收缩段的外部设置主流气源,所述主流气源用以向所述外涵收缩段通入与其轴线平行的主流气体;
所述内涵机匣包括沿轴向依次布置的内涵进气锥、第一筒状内涵主体段、第二筒状内涵主体段,所述内涵进气锥与第一筒状内涵主体段固定连接或形成为一体结构,所述第一筒状内涵主体段的前端基本与所述筒状外涵主体段的前端在轴向上平齐,所述第二筒状内涵主体段的后端基本与所述筒状外涵主体段的后端在轴向上平齐,所述第一筒状内涵主体段的后端与第二筒状内涵主体段的前端在轴向上具有间隔,使得所述第一筒状内涵主体段与第二筒状内涵主体段之间形成一环形狭缝,
所述第一筒状内涵主体段的前端处形成为所述主流通道的流道进口,所述第二筒状内涵主体段的后端处形成为所述主流通道的流道出口,临近所述流道进口处设有若干沿径向延伸并沿周向均布的进口支板,临近所述流道出口处设有若干沿径向延伸并沿周向均布的出口支板,各所述进口支板一端与所述第一筒状内涵主体段的前端外壁固定连接、另一端与所述筒状外涵主体段的前端内壁固定连接,各所述出口支板一端与所述第二筒状内涵主体段的后端外壁固定连接、另一端与所述筒状外涵主体段的后端内壁固定连接,
所述第一筒状内涵主体段的外壁上设有一圈沿其周向均布并在轴向上位于所述进口支板下游的涡轮导叶,各所述涡轮导叶的另一端与所述筒状外涵主体段的内壁固定连接,所述第二筒状内涵主体段的前端外壁上设有一圈沿其周向均布的涡轮叶片,各所述涡轮叶片的另一端与所述筒状外涵主体段的内壁固定连接,
所述第一筒状内涵主体段内固定设置一动力源,所述动力源的动力输出端传动连接一与所述第一筒状内涵主体段同轴布置的转盘,所述转盘在轴向上布置在所述环形狭缝中,且所述转盘的直径至少与所述第一筒状内涵主体段的外径相当,所述转盘的侧壁上固定设置有若干沿周向均匀分布的并沿径向伸入所述主流通道内的旋转圆柱棒,所述转盘的正对所述第二筒状内涵主体段的外端面上固定设置一形状尺寸与其相适配的盘状第一盘腔端壁;
所述第二筒状内涵主体段内固定设置一与其同轴布置的筒状封严冷气腔,所述筒状封严冷气腔的后端与一高压封严冷气源连通,所述筒状封严冷气腔的前端开口处固定设置一环状第二盘腔端壁,所述第二盘腔端壁的外径与所述第二筒状内涵主体段的外径相当,所述第二盘腔端壁的外缘固定设置在所述第二筒状内涵主体段前端附近的壁面上,
所述第一盘腔端壁与第二盘腔端壁之间具有轴向间隙,二者相对的端面之间形成一环形封严腔,且二者相对的端面的径向外边缘处沿周向加工有相互配合的鱼嘴封严结构。
优选地,所述筒状外涵主体段的外壁固定设置在一底座支撑架上。
优选地,所述主流气源为交流变频离心风机。
优选地,所述流道进口处设置一环形湍流网格,且所述湍流网格在轴向上位于所述进口支板的上游,所述湍流网格用以提高进口来流的湍流度。
优选地,所述进口支板、出口支板的型面均由对称翼型积叠而成,且对称翼型的弦线与所述主流通道的轴线保持一致,使得所述进口支板、出口支板既能起较强的支撑作用,又能保证流动损失最小。
优选地,所述动力源通过支架固定设置在所述第一筒状内涵主体段内,所述动力源的动力输出端通过联轴器与所述转盘传动连接,且所述动力源的动力输出端、联轴器、转盘以与所述第一筒状内涵主体段同轴的方式布置。
优选地,所述第一盘腔端壁通过紧固件固定设置在所述转盘的外端面上,所述第二盘腔端壁通过紧固件固定设置在所述第二筒状内涵主体段前端附近的壁面上。
优选地,所述第一盘腔端壁的外端面的径向外边缘处设有一周向环槽,所述第二盘腔端壁的外端面的径向外边缘处设有一环形凸起,所述环形凸起伸入所述周向环槽内,二者相互配合形成所述鱼嘴封严结构。
优选地,所述第一盘腔端壁的中心处设置一进气罩,所述进气罩为形成在所述第一盘腔端壁的中心处的一沿轴向伸入所述筒状封严冷气腔内的导流凸起,所述进气罩的主要作用是减小封严冷气的流动损失,此设计可实现高压封严冷气顺畅地经所述冷气腔到达所述封严腔。
优选地,所述筒状封严冷气腔通过支架同轴固定设置在所述第二筒状内涵主体段内。
优选地,所述筒状封严冷气腔内临近其后端固定设置一导流蜂窝,所述导流蜂窝用于提高高压封严冷气的流动均匀性。
优选地,所述高压封严冷气源通过一扩张段与所述筒状封严冷气腔连通,所述扩张段的大口端与所述筒状封严冷气腔的后端固定连接、小口端通过管路与所述高压封严冷气源连通。
进一步地,所述扩张段的小口端处的管路上至少设有一流量计。
本发明的计及上游非定常效应的涡轮轮毂封严实验装置,其工作原理为:为了模拟叶轮机械级环境下封严流与主流的相互作用特征,利用圆盘的高速旋转来获得轮毂封严出流的周向速度,主流气体经外涵收缩段和内涵进气锥加速通过进入主流流道,水平来流经涡轮导叶后气流角发生偏转,从而给下游的涡轮叶片提供合适的进口气流角度,旋转圆柱棒的主要作用是为了模拟上游涡轮动叶的周期性尾迹。旋转圆柱棒安装在转盘上,转盘与外部动力源连接,在圆柱棒与涡轮叶片排之间是封严腔,封严腔的结构主要由第一盘腔端壁和第二盘腔壁决定,这种设计可以保证动力源带动圆柱棒和第一盘腔壁旋转,从而使封严腔出口冷气具有周向速度。高压封严冷气源与封严冷气腔连通。本发明可以充分模拟真实涡轮内部的非定常效应和封严流与主流的干涉效应等,具有操作方便,易加工的优点。
同现有技术相比,本发明的计及上游非定常效应的涡轮轮毂封严实验装置的主要技术效果在于:(1)本发明为了模拟叶轮机械级环境下封严流与主流的相互作用特征,利用圆盘的高速旋转来获得轮毂封严出流的周向速度,方便更换不同封严腔结构来研究封严出流与涡轮主流的相互作用,容易获得较精确的三维非定常流场结构,又可以节省实验成本,降低测量难度。(2)本发明的涡轮轮毂封严实验装置,结构紧凑,各部件安排合理,利用上游导叶来调整环形叶栅进口气流角,利用旋转圆柱棒来模拟环形叶栅上游尾迹的非定常效应,利用盘腔壁旋转还原真实涡轮内部的封严出流。(3)可通过安装不同的盘腔壁结构,在计及上游非定常效应的前提下非常方便的研究不同封严腔对涡轮端区流动的影响。(4)进出口支板翼型设计可保证起到支撑内涵机匣作用的同时,具有较小的流动损失。(5)内涵进气锥和封严冷气进气罩的使用可满足流阻较低,气动损失小。
附图说明
图1为本发明的计及上游非定常效应的涡轮轮毂封严实验装置结构示意图;
图2为本发明中封严腔的局部放大示意图;
图3为本发明中涡轮导叶、旋转圆柱棒以及涡轮叶片安装示意图;
图4为本发明中进口支板、出口支板的翼型示意图,其中(A)为进口支板翼型,(B)为出口支板翼型。
附图标记说明:
主流气源1,外涵收缩段2,内涵进气锥3,湍流网格4,涡轮导叶5,旋转圆柱棒6,封严腔7,涡轮叶片8,内涵机匣9,高压封严冷气源10,流量计11,扩张段12,蜂窝13,封严冷气腔14,进气罩15,转盘16,第一盘腔端壁17,第二盘腔壁18,动力源19,联轴器20,支撑架21,进口支板22,出口支板23,底座支撑架24,螺栓25,螺栓26。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中,自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的结构、技术方案作进一步的具体描述,给出本发明的一个实施例。
如图1~4所示,本发明的计及上游非定常效应的涡轮轮毂封严实验装置,包括一固定设置的外涵机匣、一同轴设置在外涵机匣内的内涵机匣9,外涵机匣与内涵机匣9之间的环形空间形成为主流通道。其中,外涵机匣包括一筒状外涵主体段和一外涵收缩段2,筒状外涵主体段与外涵收缩段2固定连接或形成为一体结构,筒状外涵主体段固定设置,外涵收缩段2设置在筒状外涵主体段的上游,外涵收缩段的外部设置主流气源1,主流气源1用以向外涵收缩段通入与其轴线平行的主流气体。内涵机匣9包括沿轴向依次布置的内涵进气锥3、第一筒状内涵主体段、第二筒状内涵主体段,内涵进气锥3与第一筒状内涵主体段固定连接或形成为一体结构,第一筒状内涵主体段的前端基本与筒状外涵主体段的前端在轴向上平齐,第二筒状内涵主体段的后端基本与筒状外涵主体段的后端在轴向上平齐,第一筒状内涵主体段的后端与第二筒状内涵主体段的前端在轴向上具有间隔,使得第一筒状内涵主体段与第二筒状内涵主体段之间形成一环形狭缝。第一筒状内涵主体段的前端处形成为主流通道的流道进口,第二筒状内涵主体段的后端处形成为主流通道的流道出口,临近流道进口处设有若干沿径向延伸并沿周向均布的进口支板22,临近流道出口处设有若干沿径向延伸并沿周向均布的出口支板23,各进口支板22的一端与第一筒状内涵主体段的前端外壁固定连接、另一端与筒状外涵主体段的前端内壁固定连接,各出口支板23的一端与第二筒状内涵主体段的后端外壁固定连接、另一端与筒状外涵主体段的后端内壁固定连接。第一筒状内涵主体段的外壁上设有一圈沿其周向均布并在轴向上位于进口支板22下游的涡轮导叶5,各涡轮导叶5的另一端与筒状外涵主体段的内壁固定连接,第二筒状内涵主体段的前端外壁上设有一圈沿其周向均布的涡轮叶片8,各涡轮叶片8的另一端与筒状外涵主体段的内壁固定连接。第一筒状内涵主体段内固定设置一动力源19,动力源19的动力输出端传动连接一与第一筒状内涵主体段同轴布置的转盘16,转盘16在轴向上布置在环形狭缝中,且转盘16的直径至少与第一筒状内涵主体段的外径相当,转盘16的侧壁上固定设置有若干沿周向均匀分布的并沿径向伸入主流通道内的旋转圆柱棒6,转盘16的正对第二筒状内涵主体段的外端面上固定设置一形状尺寸与其相适配的盘状第一盘腔端壁17;第二筒状内涵主体段内固定设置一与其同轴布置的筒状冷气腔14,筒状冷气腔14的后端与一高压封严冷气源10连通,筒状冷气腔14的前端开口处固定设置一环状第二盘腔端壁18,第二盘腔端壁18的外径与第二筒状内涵主体段的外径相当,第二盘腔端壁18的外缘固定设置在第二筒状内涵主体段前端附近的壁面上。第一盘腔端壁17与第二盘腔端壁18之间具有轴向间隙,二者相对的端面之间形成一环形封严腔7,且二者相对的端面的径向外边缘处沿周向加工有相互配合的鱼嘴封严结构。
更加具体地,如图1~4所示,筒状外涵主体段的外壁固定设置在一底座支撑架24上。主流气源为交流变频离心风机。流道进口处设置一环形湍流网格4,且湍流网格4在轴向上位于进口支板22的上游,湍流网格4用以提高进口来流的湍流度。进口支板22、出口支板23的型面均由对称翼型积叠而成,且对称翼型的弦线与主流通道的轴线保持一致,使得进口支板22、出口支板23既能起较强的支撑作用,又能保证流动损失最小。动力源19通过环形支撑架21固定设置在第一筒状内涵主体段内,动力源19的动力输出端通过联轴器20与转盘16传动连接,且动力源19的动力输出端、联轴器20、转盘16以与第一筒状内涵主体段同轴的方式布置。第一盘腔端壁17通过紧固件固定设置在转盘16的外端面上,第二盘腔端壁18通过紧固件固定设置在第二筒状内涵主体段前端附近的壁面上。第一盘腔端壁17的外端面的径向外边缘处设有一周向环槽,第二盘腔端壁18的外端面的径向外边缘处设有一环形凸起,环形凸起伸入周向环槽内,二者相互配合形成鱼嘴封严结构。第一盘腔端壁17的中心处设置一进气罩15,进气罩15为形成在第一盘腔端壁17的中心处的一沿轴向伸入筒状冷气腔14内的导流凸起,进气罩15的主要作用是减小封严冷气的流动损失,此设计可实现高压封严冷气顺畅地经冷气腔14到达封严腔7。
筒状冷气腔14通过支架同轴固定设置在第二筒状内涵主体段内。筒状冷气腔14内临近其后端固定设置一导流蜂窝13,导流蜂窝13用于提高高压封严冷气的流动均匀性。高压封严冷气源10通过一扩张段12与筒状冷气腔14连通,扩张段10的大口端与筒状冷气腔14的后端固定连接、小口端通过管路与高压封严冷气源10连通。扩张段10的小口端处的管路上至少设有一流量计11。
为了模拟叶轮机械级环境下封严流与主流的相互作用特征,利用圆盘的高速旋转来获得轮毂封严出流的周向速度,本发明主要由交流变频离心风机产生主流气源1,气流经外涵收缩段2和内涵进气锥3加速通过流道进口湍流网格4,湍流网格的主要作用是提高进口来流的湍流度。水平来流经涡轮导叶5后气流角发生偏转,从而给环形涡轮叶片8提供合适的进口气流角度,如图3所示,旋转圆柱棒6的主要作用是为了模拟上游涡轮动叶的周期性尾迹。旋转圆柱棒6安装在转盘16上,转盘16通过联轴器20与外部动力源19连接,外部动力源19安装在环形支撑架21上,安装时要保证联轴器20、环形支撑架21以及内涵机匣9三者同心。在圆柱棒6与涡轮叶片8之间是封严腔7,封严腔的结构主要由第一盘腔端壁17和第二盘腔壁18决定,并且第一盘腔端壁17通过螺栓25与转盘16连接,第二盘腔壁18通过螺栓26与内涵机匣9连接。这种设计可以保证动力源19带动圆柱棒6和左盘腔壁17旋转,从而使封严腔7出口冷气具有周向速度。高压封严冷气源10经过流量计11进入扩张段12进入冷气腔14,蜂窝13的主要作用是提高封严冷气的流动均匀性,进气罩15的主要作用是减小封严冷气的流动损失,此设计可实现高压封严冷气10顺畅的经冷气腔14到达封严腔7。动力源19以及整个冷气腔14均嵌入在内涵机匣9内部,内涵机匣9通过按圆周均匀分布的3个进口支板22和3个出口支板23与底座支撑架24连接,其中进口支板22和出口支板23均是参照NACA翼型设计而成,既能起较强的支撑作用,又能保证流动损失最小,如图4所示。本发明可以充分模拟真实涡轮内部的非定常效应和封严流与主流的干涉效应等,具有操作方便,易加工的优点。
通过上述实施例,完全有效地实现了本发明的目的。该领域的技术人员可以理解本发明包括但不限于附图和以上具体实施方式中描述的内容。虽然本发明已就目前认为最为实用且优选的实施例进行说明,但应知道,本发明并不限于所公开的实施例,任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (13)
1.一种计及上游非定常效应的涡轮轮毂封严实验装置,包括一固定设置的外涵机匣、一同轴设置在所述外涵机匣内的内涵机匣,所述外涵机匣与内涵机匣之间的环形空间形成为主流通道,其特征在于,
所述外涵机匣包括一筒状外涵主体段和一外涵收缩段,所述筒状外涵主体段与外涵收缩段固定连接或形成为一体结构,所述筒状外涵主体段固定设置,所述外涵收缩段设置在所述筒状外涵主体段的上游,所述外涵收缩段的外部设置主流气源,所述主流气源用以向所述外涵收缩段通入与其轴线平行的主流气体;
所述内涵机匣包括沿轴向依次布置的内涵进气锥、第一筒状内涵主体段、第二筒状内涵主体段,所述内涵进气锥与第一筒状内涵主体段固定连接或形成为一体结构,所述第一筒状内涵主体段的前端基本与所述筒状外涵主体段的前端在轴向上平齐,所述第二筒状内涵主体段的后端基本与所述筒状外涵主体段的后端在轴向上平齐,所述第一筒状内涵主体段的后端与第二筒状内涵主体段的前端在轴向上具有间隔,使得所述第一筒状内涵主体段与第二筒状内涵主体段之间形成一环形狭缝,
所述第一筒状内涵主体段的前端处形成为所述主流通道的流道进口,所述第二筒状内涵主体段的后端处形成为所述主流通道的流道出口,临近所述流道进口处设有若干沿径向延伸并沿周向均布的进口支板,临近所述流道出口处设有若干沿径向延伸并沿周向均布的出口支板,各所述进口支板一端与所述第一筒状内涵主体段的前端外壁固定连接、另一端与所述筒状外涵主体段的前端内壁固定连接,各所述出口支板一端与所述第二筒状内涵主体段的后端外壁固定连接、另一端与所述筒状外涵主体段的后端内壁固定连接,
所述第一筒状内涵主体段的外壁上设有一圈沿其周向均布并在轴向上位于所述进口支板下游的涡轮导叶,各所述涡轮导叶的另一端与所述筒状外涵主体段的内壁固定连接,所述第二筒状内涵主体段的前端外壁上设有一圈沿其周向均布的涡轮叶片,各所述涡轮叶片的另一端与所述筒状外涵主体段的内壁固定连接,
所述第一筒状内涵主体段内固定设置一动力源,所述动力源的动力输出端传动连接一与所述第一筒状内涵主体段同轴布置的转盘,所述转盘在轴向上布置在所述环形狭缝中,且所述转盘的直径至少与所述第一筒状内涵主体段的外径相当,所述转盘的侧壁上固定设置有若干沿周向均匀分布的并沿径向伸入所述主流通道内的旋转圆柱棒,所述转盘的正对所述第二筒状内涵主体段的外端面上固定设置一形状尺寸与其相适配的盘状第一盘腔端壁;
所述第二筒状内涵主体段内固定设置一与其同轴布置的筒状封严冷气腔,所述筒状封严冷气腔的后端与一高压封严冷气源连通,所述筒状封严冷气腔的前端开口处固定设置一环状第二盘腔端壁,所述第二盘腔端壁的外径与所述第二筒状内涵主体段的外径相当,所述第二盘腔端壁的外缘固定设置在所述第二筒状内涵主体段前端附近的壁面上,
所述第一盘腔端壁与第二盘腔端壁之间具有轴向间隙,二者相对的端面之间形成一环形封严腔,且二者相对的端面的径向外边缘处沿周向加工有相互配合的鱼嘴封严结构。
2.根据权利要求1所述的涡轮轮毂封严实验装置,其特征在于,所述筒状外涵主体段的外壁固定设置在一底座支撑架上。
3.根据权利要求1所述的涡轮轮毂封严实验装置,其特征在于,所述主流气源为交流变频离心风机。
4.根据权利要求1所述的涡轮轮毂封严实验装置,其特征在于,所述流道进口处设置一环形湍流网格,且所述湍流网格在轴向上位于所述进口支板的上游,所述湍流网格用以提高进口来流的湍流度。
5.根据权利要求1所述的涡轮轮毂封严实验装置,其特征在于,所述进口支板、出口支板的型面均由对称翼型积叠而成,且对称翼型的弦线与所述主流通道的轴线保持一致,使得所述进口支板、出口支板既能起较强的支撑作用,又能保证流动损失最小。
6.根据权利要求1所述的涡轮轮毂封严实验装置,其特征在于,所述动力源通过支架固定设置在所述第一筒状内涵主体段内,所述动力源的动力输出端通过联轴器与所述转盘传动连接,且所述动力源的动力输出端、联轴器、转盘以与所述第一筒状内涵主体段同轴的方式布置。
7.根据权利要求1所述的涡轮轮毂封严实验装置,其特征在于,所述第一盘腔端壁通过紧固件固定设置在所述转盘的外端面上,所述第二盘腔端壁通过紧固件固定设置在所述第二筒状内涵主体段前端附近的壁面上。
8.根据权利要求1所述的涡轮轮毂封严实验装置,其特征在于,所述第一盘腔端壁的外端面的径向外边缘处设有一周向环槽,所述第二盘腔端壁的外端面的径向外边缘处设有一环形凸起,所述环形凸起伸入所述周向环槽内,二者相互配合形成所述鱼嘴封严结构。
9.根据权利要求1所述的涡轮轮毂封严实验装置,其特征在于,所述第一盘腔端壁的中心处设置一进气罩,所述进气罩为形成在所述第一盘腔端壁的中心处的一沿轴向伸入所述筒状封严冷气腔内的导流凸起,所述进气罩的主要作用是减小封严冷气的流动损失,此设计能实现高压封严冷气顺畅地经所述冷气腔到达所述封严腔。
10.根据权利要求1所述的涡轮轮毂封严实验装置,其特征在于,所述筒状封严冷气腔通过支架同轴固定设置在所述第二筒状内涵主体段内。
11.根据权利要求1所述的涡轮轮毂封严实验装置,其特征在于,所述筒状封严冷气腔内临近其后端固定设置一导流蜂窝,所述导流蜂窝用于提高高压封严冷气的流动均匀性。
12.根据权利要求1所述的涡轮轮毂封严实验装置,其特征在于,所述高压封严冷气源通过一扩张段与所述筒状封严冷气腔连通,所述扩张段的大口端与所述筒状封严冷气腔的后端固定连接、小口端通过管路与所述高压封严冷气源连通。
13.根据权利要求12所述的涡轮轮毂封严实验装置,其特征在于,所述扩张段的小口端处的管路上至少设有一流量计。
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Citations (6)
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---|---|---|---|---|
JP2013174195A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン |
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CN106194435A (zh) * | 2016-09-13 | 2016-12-07 | 中国科学院工程热物理研究所 | 轮缘封严冷却结构件 |
CN109668739A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-04-23 | 南京航空航天大学 | 一种用于多涵道涡轮喷管一体化研究的试验平台 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013174195A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン |
CN104390786A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-03-04 | 南京航空航天大学 | 一种测量旋转条件下小孔流量系数的试验台 |
CN106194435A (zh) * | 2016-09-13 | 2016-12-07 | 中国科学院工程热物理研究所 | 轮缘封严冷却结构件 |
CN109668739A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-04-23 | 南京航空航天大学 | 一种用于多涵道涡轮喷管一体化研究的试验平台 |
CN110926819A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-27 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 一种转子内腔流动特性测试结构 |
CN111441828A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-07-24 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种带预旋喷嘴和导流盘的发动机涡轮盘腔结构 |
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