一种主燃烧室流量分配方法组成比例

本申请公开了一种主燃烧室流量分配方法，其包括：保持进口压力温度、压力恒定不变，封堵待测孔，测得气流进入火焰筒前任意位置的压力和火焰筒出口位置的压力之间的相对差值计算参考压力损失值来获取流量特性曲线；建立封堵不同待测孔状态下的流量特性曲线方程，根据上述流量特性曲线方程计算火焰筒的流量分配比例。本申请的主燃烧室流量分配方法通过改变试验进口状态要求，将进气常温常压环境改为恒定温度、压力测量，从而避免了因环境和设备长期工作造成的温度、压力波动对试验结果的影响；其次，对孔前孔后的压力位置不做具体要求，只选择气流进入火焰筒前任意位置或壁面位置的压力和火焰筒出口压力相对差值为参考损失值来获取流量特性曲线。

【技术实现步骤摘要】
一种主燃烧室流量分配方法
本申请属于航空发动机
，特别涉及一种主燃烧室流量分配方法。
技术介绍
随着航空发动机主燃烧室向更高油气比和更低排放方向发展，燃烧组织方式在主燃烧室设计中的地位逐渐提升，而燃烧室的流量分配是实现燃烧组织及主燃烧室设计的关键。目前，获得流量分配的最直接有效方法是采用堵孔试验方法，传统堵孔法获得燃烧室的流量分配可以概括为以下两步：首先，参见图1所示的主燃烧室试验件，扰流器1在试验件内部，火焰筒进气孔2和火焰筒冷却孔3周向均布在试验件表面。常温常压下获取各孔的流量特性曲线的方法是堵掉非测量的孔，在孔前布置总压测点，孔后布置静压测点，通过调节燃烧室进口空气流量来改变孔前和孔后的压力之差ΔP1和流过燃烧室的流量G1(进口空气流量和二股腔道流量之差)，通过不同的压差和流量的关系，绘制出该孔的流量特性曲线。按照上述步骤进行试验，可获得各孔的流量特性曲线ΔPn和Gn的关系。之后，保持各排孔的压力测点位置不变，打开所有的孔，关掉二股腔道的流量阀门，同时获取ΔP1～ΔPn的值，通过查各自的流量特性曲线，查出流量G1～Gn。因此，流过各孔的流量分配比例为Gi/∑Gi(i＝1～n)，通过检查∑(Gi/∑Gi)＝1来检查试验的有效性及适用性。然而，对于上述的堵孔法获得主燃烧室流量，主要有如下缺点：1)对于常温常压的进气环境无法控制，试验过程中，由于气源动力长期工作，温度和压力会发生变化，大的试验器进口温度波动会更大，进口状态波动会对测量结果造成直接影响。2)各孔的孔前孔后压力布点位置对流动状态会造成一定影响，同时不同的设计人员对孔前孔后位置的理解不同，特别是孔后静压位置因为深入火焰筒内，更加难以测量，直接会对后续流量结果造成影响。3)各种压力布点要在设计试验件时预留出相应的测点位置，而很多燃烧室试验件不是专门流量分配试验件而无法进行准确的流量分配测量。因此，传统堵孔法应用水平和范围较窄。4)堵孔试验过程堵掉不测量孔，堵掉孔面积占大部分，由于不堵掉孔的面积与实际火焰筒总开孔面积悬殊较大，流量计一直在较小流量范围工作，流量计测量误差会对结果产生更大影响。现有技术中的堵孔试验要用到至少两只流量计、压力传感器的数量根据燃烧室开孔确定，堵孔试验过程要堵掉不测量孔，堵孔数量多，堵孔工作量大，效率较低，而且对于∑(Gi/∑Gi)＝1的适用性由于堵孔的面积变化大、测点位置布置很难达到要求等因素影响，需要反复试验，且试验结果可重复性较差、降低了工作效率。
技术实现思路
本申请的目的是提供了一种主燃烧室流量分配方法，以解决上述任一问题。本申请的技术方案是：一种主燃烧室流量分配方法，其包括：保持进口压力温度、压力恒定不变，封堵待测孔，测得气流进入火焰筒前任意位置的压力和火焰筒出口位置的压力之间的相对差值计算参考压力损失值来获取流量特性曲线；建立封堵不同待测孔状态下的流量特性曲线方程，根据上述流量特性曲线方程计算火焰筒的流量分配比例。进一步的，本申请中还包括误差判断，误差判断过程为：建立火焰筒开孔全开状态下的流量特性曲线，在特定参考压力损失下的各孔流量之和与全开状态下的总流量之比与1的差值即为误差。进一步的，进入火焰筒前任意位置的压力和火焰筒出口位置的压力为总压或静压。本申请的主燃烧室流量分配方法具有如下优点：1)改变试验进口状态要求，将进气常温常压环境改为恒定温度、压力测量，特别是温度限制要求高于设备供气的温度，从而避免了因环境和设备长期工作造成的温度、压力波动对试验结果的影响；2)对孔前孔后的压力位置不做具体要求，同时对测量孔前孔后总压、静压参数不做具体要求，减少压力测点位置。堵孔试验中，只选择气流进入火焰筒前任意位置或壁面位置的压力和火焰筒出口压力相对差值为参考损失值来获取流量特性曲线。3)流量分配试验不需专门预留出各种压力测点位置，只需利用现有试验件部分测点布置，数量减少，可以使其应用范围扩大到燃烧室各阶段的试验前流量分配测量，以及试验件加工的检测中。4)堵孔试验每次只堵掉一类孔或者分批堵掉一类孔中的部分孔，堵掉孔的面积较小，堵孔试验过程中，流量范围变化小，提高了测量的精度。附图说明为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。图1为扇形主燃烧室试验件结构示意图。图2为本申请一实施例的测点位置示意图。图3为本本申请实施例中获得的空气流量与压力损失曲线。具体实施方式为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。本申请的主燃烧室流量分配方法，主要包括两步骤：步骤一：保持进口压力温度、压力恒定不变，封堵待测孔，测得气流进入火焰筒30前任意位置的压力和火焰筒出口位置的压力之间的相对差值计算参考压力损失值来获取流量特性曲线。如图2所示的一实施例的测点位置示意图，试验过程保持燃烧室进口M处的温度、压力恒定不变，调节进口流量变化，以压力测点P1处压力和燃烧室出口P2处压力来计算相对压力损失值，绘制全开状态，不同堵孔状态的流量和压力损失的特性曲线(可通过调节二股腔道20来实现)。其中压力损失值的选取，可以选择在气流流出前置扩压器10到进入火焰筒之前的任意位置(可根据需要选择一两个点的平均值)压力(可以为静压或总压)和燃烧室出口压力(可以为多点平均值)之差来计算压力损失σ1＝(P1-P2)/P1。步骤二：建立封堵不同待测孔状态下的流量特性曲线方程，根据上述流量特性曲线方程计算火焰筒的流量分配比例。具体的，每次只堵一类孔，分别获得所堵孔的流量特性曲线损失σ1和流量G1的特性曲线，绘制Gn＝f(σn)的特性曲线关系，建立不同堵孔状态的流量特性曲线关系：G1＝f1(σ1)G2＝f2(σ2)G3＝f3(σ3).......Gn＝fn(σn)以x1,x2,....，xn代表某个σx压力损失下(流量特性曲线上横坐标任意位置)的某类孔的流量大小。根据上述曲线关系，可以建立如下类型关系式：x2+x3+...xn＝f1(σx)x1+x3+...xn＝f2(σx)x1+x2++x4...xn＝f3(σx).....x1+x2+....xn-1＝fn(σx)方程组形式为等式右边根据特性曲线已知，方程组总共n个未知数，n个方程，方程为线性一次方程，可以求出x1,...,xn。各部分的流量分配比例关系为：σx压力损失下的，全开状态流量根据特性曲线查得为f(σx)。通过检验方法的适用性和试验误差大小。以图1所示的主燃烧室为例，如果想得到头部、火焰筒壁面冷却、掺混孔的流量分配比例关系。采用本申请的方法，首先对头部进行堵孔、测得此状态下的流量G1和压力损失的特性曲线；其次，堵壁面冷却孔，测得流量G2和压力损失的特性曲线，再次，堵掺混孔，测得流量G3和压力损失的特性曲线，最后，全开状态下，获得G4全开状态下的流量特性曲线，如图3所示。分别以x1，x2，x3代表头部，冷却，掺混孔的空气流量，取一压力损失值σx＝3％，查曲线，根据关系式：x2+x3＝f1(3％)x1+x3＝f2(3％)x1+x2＝f3(3％)则x1+x2+x3＝(f1(3％)+f2(3％)+f3(3％))/2；头部空气百分比：x1/((f1(3％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主燃烧室流量分配方法，其特征在于，包括保持进口压力温度、压力恒定不变，封堵待测孔，测得气流进入火焰筒前任意位置的压力和火焰筒出口位置的压力之间的相对差值计算参考压力损失值来获取流量特性曲线；建立封堵不同待测孔状态下的流量特性曲线方程，根据上述流量特性曲线方程计算火焰筒的流量分配比例。

【技术特征摘要】
1.一种主燃烧室流量分配方法，其特征在于，包括保持进口压力温度、压力恒定不变，封堵待测孔，测得气流进入火焰筒前任意位置的压力和火焰筒出口位置的压力之间的相对差值计算参考压力损失值来获取流量特性曲线；建立封堵不同待测孔状态下的流量特性曲线方程，根据上述流量特性曲线方程计算火焰筒的流量分配比例。2.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：常峰，程明，林宏军，万斌，王新竹，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21