【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机，具体涉及一种涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置。
技术介绍
1、伴随着地面燃气轮机和航空发动机“两机专项计划”工作的全面部署开展，国产航空发动机研制工作不断推进，随着研究深入，越来越多的技术难题不断出现。叶片尾迹与端区二次流对叶轮机械的损失、气动稳定性、噪声水平以及振动特性等都会产生较大影响，上游转子带来的周期性非定常尾迹和端区柱状涡是涡轮叶栅通道的主要非定常来源，在涡轮叶栅通道发展甚至可影响到下游多级叶片排的流动，为对上游来流气动条件对叶轮机械的影响进行研究，需要能模拟叶片所处真实工作环境的具有叶片尾迹和柱状涡系非定常耦合流动模拟功能的平面叶栅试验台。
2、考虑到真实工作环境中叶轮机械进口气动条件的强复杂性、强时变性、强耦合性，现有的平面叶栅试验台功能单一，仅能对非定常尾迹进行模拟，而没有考虑到上游端壁产生的复杂涡结构，对来流复杂条件的模拟复现度较低，对航空叶轮机械设计的指导作用有限。同时，现有试验台尾迹模拟机构多与试验端安装在一起，导致尾迹机构的传动与振动对试验段的试验结果测量产生一定影响。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种能够对上流非定常尾迹和复杂涡系的非定常耦合流动进行精细化模拟的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，包括：
4、支架台
5、动力机构，所述动力机构包括驱动电机；
6、尾迹与柱状涡模拟机构，所述尾迹与柱状涡模拟机构安装于所述支架台上，所述尾迹与柱状涡模拟机构包括模拟框架和传动机构，所述传动机构包括主动齿轮组、从动齿轮组和传动链条组，所述主动齿轮组与所述驱动电机传动连接，以使得所述驱动电机能够带动所述主动齿轮组转动，所述主动齿轮组和所述从动齿轮组通过所述传动链条组进行传动连接，以使得所述主动齿轮组、所述从动齿轮组和所述传动链条组同步传动，在所述传动链条组上沿所述传动链条组的传动方向还设有若干的钛合金圆柱杆，在每个所述钛合金圆柱杆上还设有旋涡发生器，所述旋涡发生器和所述钛合金圆柱杆跟随所述传动链条同步传动；
7、平面叶栅试验段，所述平面叶栅试验段安装于所述支架台上，所述平面叶栅试验段包括试验段框架和叶片试验件，所述试验段框架上设有进风口通道，所述叶片试验件包括叶片安装架和平面叶栅试验件，所述叶片安装架设于所述进风口通道的出气口位置，且所述平面叶栅试验件安装于所述叶片安装架内；
8、进风机构，所述进风机构安装于尾迹与柱状涡模拟机构上，所述进风机构与所述进风口通道的进气口位置相对应。
9、本方案的工作原理为：将平面叶栅试验件安装于叶片安装架内，气流从进风机构进入进风口通道内，启动驱动电机，驱动电机转动并带动主动齿轮组转动，主动齿轮组转动进一步带动从动齿轮组和传动链条组转动，传动链条组转动的同时钛合金圆柱杆和旋涡发生器跟随转动，在整个转动过程中，进风机构的气体通过进风口通道流至平面叶栅试验件，传动链条组带动钛合金圆柱杆转动产生尾迹，同时，来流气体在通过转动的旋涡发生器时将产生一系列涡结构，从而实现了对平面叶栅上游尾迹与叶尖端区柱状复杂涡系的非定常耦合流动模拟。
10、优选的，所述主动齿轮组包括沿竖向设置且同步转动的第一主动齿轮和第二主动齿轮，所述从动齿轮组包括沿竖向设置且同步转动的第一从动齿轮和第二从动齿轮，所述传动链条组包括沿竖向设置且同步转动的第一传动链条和第二传动链条，所述第一传动链条套设在所述第一主动齿轮和所述第一从动齿轮上，所述第二传动链条套设在所述第二主动齿轮和所述第二从动齿轮上，所述钛合金圆柱杆的竖向两端分别连接在对应位置的第一传动链条和第二传动链条上。
11、优选的，所述旋涡发生器位于对应位置所述钛合金圆柱杆的上端部，所述旋涡发生器的下端面与所述钛合金圆柱杆固定连接，所述旋涡发生器的上端面为旋涡生成面，所述旋涡发生器沿器运动方向的两侧分别为旋涡发生器的前缘和旋涡发生器的后缘。
12、优选的，所述旋涡发生器下端面的弧长为c2，所述旋涡发生器的前缘与旋涡生成面形成的前缘交点为j，所述旋涡发生器的后缘与旋涡生成面形成的后缘交点为k，所述旋涡发生器的两个侧表面为相互平行的垂直面，且侧表面位于所述旋涡发生器前缘一侧的高度为a1，侧表面位于所述旋涡发生器后缘一侧的高度为a2。
13、优选的，所述旋涡生成面的宽度为b1，所述旋涡生成面的长度为c1，所述旋涡生成面为斜面，且该斜面与水平面之间的夹角为α。
14、优选的，所述旋涡发生器的前缘位于该所述钛合金圆柱杆运动方向的前侧，所述旋涡发生器的后缘位于该钛合金圆柱杆运动方向的后侧，且前缘交点j与所述钛合金圆柱杆上端面距离为h1，前缘交点j与所述钛合金圆柱杆运动方向前侧边缘之间的距离为d1，后缘交点k与所述钛合金圆柱杆上端面距离为h2。
15、优选的，在所述进风口通道上沿气流流动方向的两侧均设于减震机构，所述减震机构包括减震块，所述减震块上开设有减震槽，所述传动链条组穿过对应位置所述减震块上的减震槽，且所述减震槽的尺寸与所述传动链条组对应位置的尺寸相适应。
16、优选的，涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置还包括传动支撑机构，所述传动支持机构包括固定于所述支架台上的第一传动支撑组件和第二传动支撑组件，所述第一传动支撑组件通过主动轴与所述主动齿轮组连接，所述第二传动支撑组件通过从动轴与所述从动齿轮组连接。
17、优选的，若干个所述钛合金圆柱杆等间距的安装于所述传动链条组上。
18、优选的，在所述模拟框架上与所述从动轮组对应的位置开设有安装孔，所述安装孔处安装有光电转速测量仪。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
20、1、本专利技术在两条传动链条之间安装有数个带有旋涡发生器的钛合金圆柱杆，由驱动电机带动传动链条组转动，再由传动链条组驱动使钛合金圆柱杆运动并产生尾迹，同时本专利技术将旋涡发生器创新性地应用于尾迹与柱状涡模拟机构中，当气流通过不同的旋涡发生器时将产生一系列涡结构，从而实现了对平面叶栅上游尾迹与叶尖端区柱状复杂涡系的非定常耦合流动模拟。
21、2、本专利技术在高速运转下传动链条产生的激振较小，钛合金圆柱杆不会被吹断，由此可以实现高马赫数下的尾迹模拟，实验中马赫数可以达到真实工况下的数据。
22、3、本专利技术将平面叶栅试验段和尾迹与柱状涡模拟机构在装配上进行分离，并在进风口通道气流流动方向的前后两侧均安装减震装置，利用减震装置对尾迹与柱状涡模拟机构与平面叶栅试验段交界面处的传动链条组表面形成覆盖，一方面可保证传动链条组的平稳运行，另一方面也消除了试验台振动与机构传动对平面叶栅试验件试验结果的影响，使得试验结果更接近于实际运行结果。
23、4、本专利技术中，叶片安装架上开设有数排与平面叶栅试验件对应的安装本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，所述主动齿轮组包括沿竖向设置且同步转动的第一主动齿轮和第二主动齿轮，所述从动齿轮组包括沿竖向设置且同步转动的第一从动齿轮和第二从动齿轮，所述传动链条组包括沿竖向设置且同步转动的第一传动链条和第二传动链条，所述第一传动链条套设在所述第一主动齿轮和所述第一从动齿轮上，所述第二传动链条套设在所述第二主动齿轮和所述第二从动齿轮上，所述钛合金圆柱杆的竖向两端分别连接在对应位置的第一传动链条和第二传动链条上。
3.根据权利要求1所述的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，所述旋涡发生器位于对应位置所述钛合金圆柱杆的上端部，所述旋涡发生器的下端面与所述钛合金圆柱杆固定连接，所述旋涡发生器的上端面为旋涡生成面，所述旋涡发生器沿器运动方向的两侧分别为旋涡发生器的前缘和旋涡发生器的后缘。
4.根据权利要求3所述的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，所述旋涡发生器下端面的弧长为C2，所述旋涡发生
5.根据权利要求4所述的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，所述旋涡生成面的宽度为B1，所述旋涡生成面的长度为C1，所述旋涡生成面为斜面，且该斜面与水平面之间的夹角为α。
6.根据权利要求4所述的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，所述旋涡发生器的前缘位于该所述钛合金圆柱杆运动方向的前侧，所述旋涡发生器的后缘位于该钛合金圆柱杆运动方向的后侧，且前缘交点J与所述钛合金圆柱杆上端面距离为H1，前缘交点J与所述钛合金圆柱杆运动方向前侧边缘之间的距离为D1，后缘交点K与所述钛合金圆柱杆上端面距离为H2。
7.根据权利要求1所述的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，在所述进风口通道上沿气流流动方向的两侧均设于减震机构，所述减震机构包括减震块，所述减震块上开设有减震槽，所述传动链条组穿过对应位置所述减震块上的减震槽，且所述减震槽的尺寸与所述传动链条组对应位置的尺寸相适应。
8.根据权利要求1所述的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置还包括传动支撑机构，所述传动支持机构包括固定于所述支架台上的第一传动支撑组件和第二传动支撑组件，所述第一传动支撑组件通过主动轴与所述主动齿轮组连接，所述第二传动支撑组件通过从动轴与所述从动齿轮组连接。
9.根据权利要求1所述的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，若干个所述钛合金圆柱杆等间距的安装于所述传动链条组上。
10.根据权利要求1所述的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，在所述模拟框架上与所述从动轮组对应的位置开设有安装孔，所述安装孔处安装有光电转速测量仪。
...【技术特征摘要】
1.一种涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，所述主动齿轮组包括沿竖向设置且同步转动的第一主动齿轮和第二主动齿轮，所述从动齿轮组包括沿竖向设置且同步转动的第一从动齿轮和第二从动齿轮，所述传动链条组包括沿竖向设置且同步转动的第一传动链条和第二传动链条，所述第一传动链条套设在所述第一主动齿轮和所述第一从动齿轮上，所述第二传动链条套设在所述第二主动齿轮和所述第二从动齿轮上，所述钛合金圆柱杆的竖向两端分别连接在对应位置的第一传动链条和第二传动链条上。
3.根据权利要求1所述的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，所述旋涡发生器位于对应位置所述钛合金圆柱杆的上端部，所述旋涡发生器的下端面与所述钛合金圆柱杆固定连接，所述旋涡发生器的上端面为旋涡生成面，所述旋涡发生器沿器运动方向的两侧分别为旋涡发生器的前缘和旋涡发生器的后缘。
4.根据权利要求3所述的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，所述旋涡发生器下端面的弧长为c2，所述旋涡发生器的前缘与旋涡生成面形成的前缘交点为j，所述旋涡发生器的后缘与旋涡生成面形成的后缘交点为k，所述旋涡发生器的两个侧表面为相互平行的垂直面，且侧表面位于所述旋涡发生器前缘一侧的高度为a1，侧表面位于所述旋涡发生器后缘一侧的高度为a2。
5.根据权利要求4所述的涡轮平面叶栅非定常耦合流动模拟试验装置，其特征在于，所述旋涡生成面的宽度为b1，所述旋涡生成面的长度为c...
【专利技术属性】
技术研发人员：房兴龙，王基名，蔡乐，付海晏，王松涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。