一种具有互换性的风洞实验件及其风洞系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有互换性的风洞实验件及其风洞系统，其风洞实验件由靶板、冲击板和钢圈组成，靶板和钢圈的四周突出于冲击板的边沿形成便于卡装的工字型结构，能够满足将不同外形尺寸和结构形式的涡轮叶片元件级系列化实验件安装在同一个实验段上的要求；其风洞系统使多种规格的实验件能够在同一个风洞、同一个实验段上组装和互换，并具有极佳的气密性和减震性，大幅降低了复合冷却元件级风洞实验的成本，同时也提升了实验精度和实验效率。

A wind tunnel experiment with interchangeability and its wind tunnel system

The invention discloses an interchangeable wind tunnel test piece and its wind tunnel system. The wind tunnel test piece is composed of a target plate, an impact plate and a steel ring. The edge of the target plate and a steel ring is protruded around the impact plate to form a convenient clamping I-shaped structure, which can satisfy the turbine blade component level with different shape, size and structure forms. Series of test pieces installed in the same experimental section requirements; its wind tunnel system allows a variety of specifications of the test pieces can be assembled and exchanged in the same wind tunnel, the same experimental section, and has excellent air tightness and shock absorption, greatly reducing the cost of composite cooling element level wind tunnel test, but also enhance the experimental precision Degree and experimental efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种具有互换性的风洞实验件及其风洞系统
本专利技术涉及涡轮叶片冷却元件级风洞实验
，具体涉及一种具有互换性的风洞实验件及其风洞系统。
技术介绍
在涡轮叶片冷却元件级风洞实验中，通常需要对很多结构相似但物理尺寸不同的实验件进行复合冷却系列化测试。现有技术中的复合冷却实验通常需要一个回流式热风洞和直流式风洞系统组合才能完成系列化实验，其中，回流热风洞用来模拟涡轮叶片外侧高温燃气的物理条件，而通过稳压箱连通到回流热风洞的风洞实验段侧部的直流式风洞提供的二次流，用来模拟叶片内部冷气冷却叶片的物理条件。对应的，现有的涡轮叶片元件级系列化冷却实验中的实验件，主要由冲击板、垫板和靶板三部分组成，每块板子的结构外形都是平板没有任何拐角，其安装在稳压箱内的靠近风洞实验段的一端。由于一个风洞实验段的结构以及外形尺寸是固定的，系列化实验中不同的实验件无法直接在传统风洞实验段上进行实验，进而，为完成实验件的系列化实验，通常需要用到多个不同规格的实验段来安装对应规格的实验件，这种方法不仅人力财力资源投入巨大，而且浪费了宝贵的实验时间，降低了实验效率，尤其是对实验环境条件有要求的传热实验来说更是这样，实验时间越长，外界环境变化就越大，实验结果中人为误差也就越大。因而，如何在保证诸如气密性、减震性等实验基本要求的情况下解决风洞实验段上系列化实验件的安装问题，是现有系列化实验件的风洞实验中必须面对的问题。
技术实现思路
介于上述情况，本专利技术提出一种具有互换性的风洞实验件及其风洞系统，其风洞实验件的结构能够能够满足将不同外形尺寸和结构形式的涡轮叶片元件级系列化实验件安装在同一个实验段上的要求，且其风洞系统使多种规格的实验件能够在同一个风洞、同一个实验段上组装和互换，并具有极佳的气密性和减震性，大幅降低了复合冷却元件级风洞实验的成本，同时也提升了实验精度和实验效率。一方面，本专利技术提出一种具有互换性的风洞实验件，包括：有序排布有多个气膜孔的靶板，以及安装在靶板一面上的冲击板，所述冲击板上对应靶板的每个气膜孔开设有通风孔，所述冲击板的两面都设置有凹槽，所述通风孔均开设在所述凹槽内，所述靶板通过螺栓固定到冲击板的一面上，所述冲击板的背离靶板一面设置一钢圈，所述钢圈的内环面位于凹槽之外；所述靶板和钢圈的四周均突出于对应一侧的冲击板的边沿。进一步地，所述凹槽外侧的冲击板上环设有多个螺纹固定孔，所述气膜孔外侧的靶板上对应每个螺纹固定孔设置有螺栓连接孔，所述螺栓穿过螺栓连接孔螺接到对应的螺纹固定孔上。进一步地，所述螺栓连接孔为沉头孔，对应的，所述螺栓为沉头螺栓。进一步地，所述冲击板的设置钢圈一侧的凹槽的槽壁上，均匀开设有垂直贯通到冲击板的四个侧面的连接孔，所述钢圈通过所述连接孔连接到冲击板上。上述的具有互换性结构的风洞实验件，其靶板和钢圈的突出于的冲击板的结构设计，形成了一种具有互换性的安装结构，使得不同规格的实验件安装在同一个风洞实验段上成为可能，实验者只需将风洞实验件各部件的最外侧尺寸调整到满足风洞实验段的实验要求即可，简单组装之后即可进行实验，大幅降低了复合冷却元件级风洞实验的成本，同时也提升了实验精度和实验效率。另一方面，本专利技术提出一种风洞系统，使用前述的具有互换性的风洞实验件，还包括：回流式热风洞以及通过稳压箱连通到回流式热风洞的风洞实验段侧部的直流式风洞，所述稳压箱与风洞实验段通过互换连接结构可拆卸连接，所述具有互换性结构的风洞实验件可拆卸的安装于所述互换连接结构上。进一步地，所述互换连接结构包括：连接在风洞实验段侧部开口上的回流风洞法兰以及连接在稳压箱端部的直流风洞法兰，所述直流风洞法兰上环设有多个法兰连接孔，所述回流风洞法兰上设置有对应每个法兰连接孔向外凸出的法兰螺杆，所述法兰螺杆穿过法兰连接孔后通过法兰螺母固定；所述回流风洞法兰和直流风洞法兰的面向风洞实验段的面上均凹设有卡置槽，两所述卡置槽与回流风洞法兰的中心孔连通形成与风洞实验件形状相匹配的工字型的实验件卡置腔。进一步地，所述回流风洞法兰和直流风洞法兰的接触面之间设置有硅胶垫片。进一步地，所述法兰螺母配套弹簧垫片使用。进一步地，所述直流式风洞和稳压箱通过刚柔性转换连接结构连接；所述刚柔性转换连接结构包括：胶皮套管和钢套管，所述胶皮套管的两端分别密封连接在直流式风洞和稳压箱的开口上，所述钢套管包括沿钢套管的中心线轴向分开的两个半套管，两所述半套管通过套管螺栓可拆卸的套置到所述胶皮套管之外，且钢套管的长度大于胶皮套管的长度。进一步地，所述直流式风洞的风机和风洞管道分体设置，并在二者的连接处设置橡胶圈。上述的风洞系统为前述的风洞实验件进行配套，打开互换连接结构就能方便的更换装配好的实验件，且互换连接结构的两个法兰上设置的卡置槽，使他们对接时能够空出足够的空间用来夹放实验件，操作方便快捷，且具有良好的气密性和减震性，最大限度的满足了实验件安装的互换性；刚柔性转换连接结构具有减震、防爆、伸缩等多重功能，在打开其钢套管时，基于胶皮套管的柔性连接，可以直接拉动稳压箱将其与风洞实验段分离，留出足够的空间来拆卸实验件，避免了来回推动整个直流式风洞系统，为多组系列化实验提供了极大的便利；固定好互换连接结构之后，安装上钢套管即能将直流式风洞与稳压箱的连接变成刚性连接，进而进行风洞实验，大幅降低了复合冷却元件级风洞实验的成本，同时也提升了实验精度和实验效率。附图说明图1为本专利技术实施例风洞实验件的结构示意图；图2为本专利技术实施例风洞实验件靶板的结构示意图；图3为本专利技术实施例风洞实验件冲击板的结构示意图；图4为本专利技术实施例的风洞系统的结构示意图；图5为本专利技术实施例风洞系统互换连接结构的结构示意图；图6为本专利技术实施例回流风洞法兰的结构示意图；图7为本专利技术实施例直流风洞法兰的结构示意图；图8为本专利技术实施例风洞系统刚柔性转换连接结构的结构示意图；附图标记：100-风洞实验件；11-靶板；111-气膜孔；112-螺栓连接孔；12-冲击板；121-通风孔；122-凹槽；123-连接孔；124-螺纹固定孔；13-螺栓；14-钢圈；200-风洞系统；21-回流式热风洞；211-风洞实验段；22-稳压箱；23-直流式风洞；231-风机；232-风洞管道；233-橡胶圈；24-互换连接结构；241-回流风洞法兰；242-直流风洞法兰；243-法兰连接孔；244-法兰螺杆；245-卡置槽；246-实验件卡置腔；247-硅胶垫片；25-刚柔性转换连接结构；251-胶皮套管；252-钢套管；253-半套管；254-套管螺栓；26-流量计。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。如图1至图3所示，本实施例提供的具有互换性的风洞实验件100，包括：有序排布有多个气膜孔111的靶板11，以及安装在靶板11一面上的冲击板12，冲击板12上对应靶板11的每个气膜孔111开设有通风孔121，冲击板12的两面都设置有凹槽122，通风孔121均开设在该凹槽122的范围内；冲击板12两侧都带有凹槽122的设计，从结构上省去了传统实验中需要的垫板这一部件，同时，有效避免了零件端面接口处因风压太大而可能导致的缝隙漏风现象，其断面类似于T字型的结构，使冲击板12的抗弯性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有互换性结构的风洞实验件，包括：有序排布有多个气膜孔的靶板，以及安装在靶板一面上的冲击板，所述冲击板上对应靶板的每个气膜孔开设有通风孔，其特征在于，所述冲击板的两面都设置有凹槽，所述通风孔均开设在所述凹槽内，所述靶板通过螺栓固定到冲击板的一面上，所述冲击板的背离靶板一面设置一钢圈，所述钢圈的内环面位于凹槽之外；所述靶板和钢圈的四周均突出于对应一侧的冲击板的边沿。

【技术特征摘要】
1.一种具有互换性结构的风洞实验件，包括：有序排布有多个气膜孔的靶板，以及安装在靶板一面上的冲击板，所述冲击板上对应靶板的每个气膜孔开设有通风孔，其特征在于，所述冲击板的两面都设置有凹槽，所述通风孔均开设在所述凹槽内，所述靶板通过螺栓固定到冲击板的一面上，所述冲击板的背离靶板一面设置一钢圈，所述钢圈的内环面位于凹槽之外；所述靶板和钢圈的四周均突出于对应一侧的冲击板的边沿。2.根据权利要求1所述的具有互换性结构的风洞实验件，其特征在于，所述凹槽外侧的冲击板上环设有多个螺纹固定孔，所述气膜孔外侧的靶板上对应每个螺纹固定孔设置有螺栓连接孔，所述螺栓穿过螺栓连接孔螺接到对应的螺纹固定孔上。3.根据权利要求2所述的具有互换性结构的风洞实验件，其特征在于，所述螺栓连接孔为沉头孔，对应的，所述螺栓为沉头螺栓。4.根据权利要求1所述的具有互换性结构的风洞实验件，其特征在于，所述冲击板的设置钢圈一侧的凹槽的槽壁上，均匀开设有垂直贯通到冲击板的四个侧面的连接孔，所述钢圈通过所述连接孔连接到冲击板上。5.一种风洞系统，其特征在于，使用权利要求1-4任一项所述的具有互换性结构的风洞实验件，还包括：回流式热风洞以及通过稳压箱连通到回流式热风洞的风洞实验段侧部的直流式风洞，所述稳压箱与风洞实验段通过互换连接结构可拆卸连接，所述具有互换性结构的风洞...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖迎庆，陈毅，韦宏，丁亮，
申请(专利权)人：复旦大学，中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海,31