CN114034460A - 一种二次流发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二次流发生装置，包括：高压气源；气体测控***，与高压气源的出口端相连；整流风筒，包括扩张段、稳压腔及第一收缩段，扩张段、稳压腔及第一收缩段，按气体流向依次连接，扩张段入口通过PU管与气体测控***出口端相连；矩形喷嘴，连接在整流风筒的出口，所述矩形喷嘴采用双三次曲线设计，其喷口为矩形；检测舱，与矩形喷嘴头部依靠方槽装配；低速直流风洞，与检测舱入口连通。本发明通过向主流贴壁喷气的方式，模拟了压气机叶顶二次流结构，可为相关主/被动控制压气机叶顶泄露流研究提供一种实验方法。

Description

一种二次流发生装置
技术领域
本发明属于二次流模拟技术领域，涉及一种二次流发生装置。
背景技术
叶尖泄露流被证明对压气机气动稳定性有显著作用，许多对叶顶泄露流的控制方式应运而生。但由于叶栅通道内存在复杂二次流流动耦合问题以及实验测量手段的局限性，难以在压气机和平面叶栅环境中精细化研究流动控制手段对叶顶泄露流控制机理，因此需要提出一种简化实验的方法。目前国内外鲜有关于叶顶泄露流模拟装置的表述，本申请提出一种叶顶泄露流(二次流)的模拟装置，通过向主流贴壁喷气的方式，在直流风洞中模拟了压气机叶顶二次流结构，可为相关压气机叶顶泄露流机理实验研究提供一种实验***。
发明内容
本发明的目的是提供一种二次流发生装置失方法，用于解决在叶栅通道内存在复杂二次流流动耦合条件下实验测量问题。
本发明所采用的技术方案是，一种二次流发生装置，包括：
高压气源；
气体测控***，与高压气源的出口端相连；
整流风筒，包括扩张段、稳压腔及第一收缩段，扩张段、稳压腔及第一收缩段，按气体流向依次连接，扩张段入口通过PU管与气体测控***出口端相连；
矩形喷嘴，连接在整流风筒的出口，所述矩形喷嘴采用双三次曲线设计，其喷口为矩形；
检测舱，与矩形喷嘴头部依靠方槽装配；
低速直流风洞，与检测舱入口连通。
本发明的特点还在于：
所述高压气源包括空压机，所述空压机出口依次连接有冷凝器及油水分离器。
所述气体测控***包括流量计，所述流量计依次连接调压计Ⅰ与调压计Ⅱ6，流量计连接在高压气源的出口端。所述扩张段扩张比为200；
所述稳压腔，截面形状为矩形，稳压腔，截面形状为矩形，其入口与扩张段出口连通；
所述第一收缩段，第一收缩段采用双三次曲线设计，第一收缩段的收缩比为。
所述稳压腔内设置有总压管。
检测舱包括侧板Ⅰ与侧板Ⅱ，侧板Ⅰ与侧板Ⅱ上端与下端分别由插板与移测板连接，检测舱整体为四棱柱结构，检测舱一端端部固接安装孔板，安装板纵向***进检测舱内部，安装板***进检测舱的侧壁紧贴检测舱内壁。
低速直流风洞包括第二收缩段，所述第二收缩段与检测舱入口连通，第二收缩段依次连接第二扩张段，稳流段及静流段。
该装置通过调整气源风机的转速来调节来流总压Ptinlet，γ为喷气/ 来流总压比，计算式为
Figure RE-GDA0003388062700000021
式中，Ptinlet为喷气总压，Ptinlet为来流总压。
该二次流发生装置的总压损失系数ω的计算式如下：
Figure RE-GDA0003388062700000031
式(1)中，vinlet为所述检测舱入口速度，ρ为空气介质密度，massinjet为所述矩形喷嘴喷出空气介质质量平均流量，massinlet为关注范围内来流质量流量，Pt为所述矩形喷嘴后二次流流场测量总压。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过向主流贴壁喷气的方式，模拟了压气机叶顶二次流结构，可为相关主/被动控制压气机叶顶泄露流研究提供一种实验方法。
2、本发明可以大大降低在传统叶栅与压气机进行实验测量的难度和实验成本。
3本发明可以通过改变来流/喷气总压比模拟出不同损失形态和总压损失水平叶顶二次流。
附图说明
图1是本发明一种二次流发生装置的结构示意图；
图2是本发明一种二次流发生装置的俯视图；
图3是本发明一种二次流发生装置的检测舱侧视图；
图4是本发明一种二次流发生装置的装配图；
图5是本发明一种二次流发生装置的直流风洞结构示意图；
图6是本发明一种二次流总压损失方法的实验结果图；
图中，1.空压机，2.冷凝器，3.油水分离器，4.流量计，5.调压计Ⅰ，6.调压计Ⅱ，7.整流风筒，8.扩张段，9.稳压腔，10.总压管，11. 收缩段，12.矩形喷嘴，13.安装板，14.侧板Ⅰ,15.侧板Ⅱ，16.插板， 17.移测板，18.安装孔板，19.拐角段，20.第二扩张段，21.稳流段，22.静流段23.第二收缩段。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种二次流发生装置，如图1、2、3、4、5所示，包括：
高压气源；
气体测控***，与高压气源的出口端相连；
整流风筒7，整体采用光敏树脂材料，包括扩张段8、稳压腔9 及第一收缩段11，扩张段8、稳压腔9及第一收缩段11，按气体流向依次连接，扩张段8入口通过8mm内径的PU管与气体测控***出口端相连；
矩形喷嘴12，采用光敏树脂材料制成，连接在整流风筒7的出口，所述矩形喷嘴12采用双三次曲线设计，其喷口为2mm*10mm的矩形；
检测舱，采用亚克力板制成，与矩形喷嘴12头部依靠方槽装配；
低速直流风洞，与检测舱入口连通。
所述高压气源包括空压机1，所述空压机1出口依次连接有冷凝器及油水分离器。如图1所示，空压机采用的空压机由7.5kW三相电机驱动，最大输出压力为1.25Mpa,最大空气介质流量为190L/min，空压机出口设有冷凝器和油水分离器，其目的是对输出高压空气除湿与脱油。
所述气体测控***包括流量计4，所述流量计4依次连接调压计Ⅰ5与调压计Ⅱ6，流量计4连接在高压气源的出口端。高压气源与调压计Ⅰ4之间设置有流量计，用于测量高压空气介质质量平均流量。高压气体介质在流出上述气源部分后需要进一步稳压，因此增设两组调压阀，调压计Ⅰ5与调压计Ⅱ6，调压计Ⅰ5型号IR2010-02-A调压范围在0.01～0.4Mpa，调压计Ⅱ6型号IR2000-02-A调压范围在0.005～0.2Mpa，在原理上，该两型调压阀利用固定节流孔对进气压力进行引导，和弹簧力及二次侧压力进行动态平衡。本装置中将两调压计串联布置，调压计Ⅰ布置在调压计Ⅱ的上游。通过调压旋钮将调压计Ⅰ的出口压力调节至半量程0.2Mpa，通过手动调节调压计Ⅱ调压旋钮控制调压计Ⅱ的出口空气介质总压。
所述扩张段8扩张比为200；
所述稳压腔9，长度为300mm，截面形状为150mm*150mm的矩形，稳压腔9，截面形状为矩形，其入口与扩张段8出口连通；
所述第一收缩段11，第一收缩段11采用双三次曲线设计，第一收缩段11的收缩比为30。
所述稳压腔内设置有总压管10。用于监测空气介质总压。
检测舱包括侧板Ⅰ14与侧板Ⅱ15，侧板Ⅰ14与侧板Ⅱ15上端与下端分别由插板16与移测板17连接，检测舱整体为四棱柱结构，检测舱一端端部固接安装孔板18，安装板13纵向***进检测舱内部，安装板13***进检测舱的侧壁紧贴检测舱内壁。
低速直流风洞包括第二收缩段23，所述第二收缩段23与检测舱入口连通，第二收缩段23依次连接第二扩张段20，稳流段21及静流段22。
低速直流风洞使用0.3Ma低速直流风洞。
利用总压探针对出口流场总压进行测量，探针杆直径为6mm，总压探针头部直径为0.5mm；测量所使用传感器量程为±10kPa，测量精度为0.25％；
待喷气***稳定后对稳压腔内总压进行监测，如图6所示，表压脉动均方值为总压时均值的0.028％，由于收缩通道会使气体湍流度降低，实际喷口处湍流度将达到更低水平，喷气总压品质满足实验测试需求。
如图6所示，通过测量不同γ与vinlet组合下不同流向截面的总压损失分布对本装置二次流模拟效果进行实验验证，其中y为高度方向， y＝0处为上壁面；x为展长方向，x＝0处为喷气侧壁面。
该装置通过调整气源风机的转速来调节来流总压Ptinlet，Y为喷气/ 来流总压比，计算式为
Figure RE-GDA0003388062700000061
式中，Ptinjet为喷气总压，Ptinlet为来流总压。
该二次流发生装置的总压损失系数ω的计算式如下：
Figure RE-GDA0003388062700000062
式(1)中，vinlet为所述检测舱入口速度，ρ为空气介质密度，massinjet为所述矩形喷嘴12喷出空气介质质量平均流量，massinlet为关注范围内来流质量流量，Pt为所述矩形喷嘴12后二次流流场测量总压。
本发明一种二次流发生装置中主要部件的作用分别如下：
0.3Ma低速直流风洞与所述检测舱以螺栓连接的方式装配，其中所述检测舱使用所述0.3Ma低速直流风洞内的高速空气介质与所述矩形喷嘴喷出的空气介质掺混。
矩形喷嘴与所述检测舱采用螺钉和卡槽的方式装配。
所述整流风筒中设有总压管，用以测量所述矩形喷嘴喷出空气介质的总压。
采用上述的矩形喷嘴，通过该喷嘴使空气介质以固定的流向动能喷入上述检测舱。
通过调节所述的矩形喷嘴的喷气口的长度和宽度，调节空气介质喷出的形式。
采用所述检测舱入口空气介质总压与所述矩形喷嘴喷出空气介质总压和所述矩形喷嘴二次流区域流场总压进行一定方式质量加权计算，获得二次流的总压损失分布。
本发明一种二次流发生装置，其有益效果在于：本发明通过向主流贴壁喷气的方式，模拟了压气机叶顶二次流结构，可为相关主/被动控制压气机叶顶泄露流研究提供一种实验方法；本发明可以大大降低在传统叶栅与压气机进行实验测量的难度和实验成本；本发明可以通过改变来流/喷气总压比模拟出不同损失形态和总压损失水平叶顶二次流。

Claims (8)

1.一种二次流发生装置，其特征在于，包括：
高压气源；
气体测控***，与高压气源的出口端相连；
整流风筒(7)，包括扩张段(8)、稳压腔(9)及第一收缩段(11)，扩张段(8)、稳压腔(9)及第一收缩段(11)，按气体流向依次连接，扩张段(8)入口通过PU管与气体测控***出口端相连；
矩形喷嘴(12)，连接在整流风筒(7)的出口，所述矩形喷嘴(12)采用双三次曲线设计，其喷口矩形；
检测舱，与矩形喷嘴(12)头部依靠方槽装配；
低速直流风洞，与检测舱入口连通。
2.根据权利要求1所述的一种二次流发生装置，其特征在于，所述高压气源包括空压机(1)，所述空压机(1)出口依次连接有冷凝器及油水分离器。
3.根据权利要求1所述的一种二次流发生装置，其特征在于，所述气体测控***包括流量计(4)，所述流量计(4)依次连接调压计Ⅰ(5)与调压计Ⅱ(6)，流量计(4)连接在高压气源的出口端，所述扩张段(8)扩张比为200；
所述稳压腔(9)，截面形状为矩形，稳压腔(9)，截面形状为矩形，其入口与扩张段(8)出口连通；
所述第一收缩段(11)，第一收缩段(11)采用双三次曲线设计，第一收缩段(11)的收缩比为30。
4.根据权利要求3所述的一种二次流发生装置，其特征在于，所述稳压腔内设置有总压管(10)。
5.根据权利要求1所述的一种二次流发生装置，其特征在于，所述检测舱包括侧板Ⅰ(14)与侧板Ⅱ(15)，侧板Ⅰ(14)与侧板Ⅱ(15)上端与下端分别由插板(16)与移测板(17)连接，检测舱整体为四棱柱结构，检测舱一端端部固接安装孔板(18)，安装板(13)纵向***进检测舱内部，安装板(13)***进检测舱的侧壁紧贴检测舱内壁。
6.根据权利要求1所述的一种二次流发生装置，其特征在于，所述低速直流风洞包括第二收缩段(23)，所述第二收缩段(23)与检测舱入口连通，第二收缩段(23)依次连接第二扩张段(20)，稳流段(21)及静流段(22)。
7.根据权利要求6所述的一种二次流发生装置，其特征在于，该装置通过调整气源风机的转速来调节来流总压Ptinlet，Y为喷气/来流总压比，计算式为
Figure RE-FDA0003388062690000021
式中，Ptinjet为喷气总压，Ptinlet为来流总压。
8.根据权利要求7所述的一种二次流发生装置，其特征在于，该二次流发生装置的总压损失系数ω的计算式如下：
Figure RE-FDA0003388062690000022
式(1)中，vinlet为所述检测舱入口速度，ρ为空气介质密度，massinjet为所述矩形喷嘴(12)喷出空气介质质量平均流量，massinlet为关注范围内来流质量流量，Pt为所述矩形喷嘴(12)后二次流流场测量总压。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116222952A (zh) * 2023-05-10 2023-06-06 中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所 一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07279889A (ja) * 1994-04-08 1995-10-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 二次元翼列風洞用翼列圧力比調整装置
US20110164653A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-07 General Electric Company Thermal inspection system and method incorporating external flow
CN104897406A (zh) * 2015-06-04 2015-09-09 大连海事大学 一种旋转冲压压缩转子平面叶栅实验***
CN111649948A (zh) * 2020-06-24 2020-09-11 湖南汉能科技有限公司 一种环形叶栅性能试验器用进气***
CN112594014A (zh) * 2020-12-15 2021-04-02 中国科学院工程热物理研究所 一种用于跨音速涡轮平面叶栅实验的封严供气装置
CN113567085A (zh) * 2021-08-20 2021-10-29 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种二元叶栅高速风洞阵风模拟装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07279889A (ja) * 1994-04-08 1995-10-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 二次元翼列風洞用翼列圧力比調整装置
US20110164653A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-07 General Electric Company Thermal inspection system and method incorporating external flow
CN104897406A (zh) * 2015-06-04 2015-09-09 大连海事大学 一种旋转冲压压缩转子平面叶栅实验***
CN111649948A (zh) * 2020-06-24 2020-09-11 湖南汉能科技有限公司 一种环形叶栅性能试验器用进气***
CN112594014A (zh) * 2020-12-15 2021-04-02 中国科学院工程热物理研究所 一种用于跨音速涡轮平面叶栅实验的封严供气装置
CN113567085A (zh) * 2021-08-20 2021-10-29 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种二元叶栅高速风洞阵风模拟装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张宏;李光里;赵长宇;: "高性能亚音速平面叶栅风洞设计", 沈阳航空工业学院学报, no. 05 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116222952A (zh) * 2023-05-10 2023-06-06 中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所 一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置
CN116222952B (zh) * 2023-05-10 2023-07-04 中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所 一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置

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