一种涡轮转静盘腔气流旋流比测量方法技术

本发明专利技术涉及一种涡轮转静盘腔气流旋流比测量方法。该测量方法包括在静盘一侧设置第一热电偶，在转动盘一侧设置第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶位于转静盘腔内；根据第一热电偶获得的当前位置气流的总温T

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮转静盘腔气流旋流比测量方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机空气系统设计
，尤其涉及一种涡轮转静盘腔气流旋流比测量方法。

技术介绍

[0002]航空发动机涡轮转静盘腔流场内的流场复杂，转静盘腔内的气流流速(主要为周向)对涡轮盘换热边界条件影响较大，国内外学者在航空发动机旋转转静盘腔流动换热研究中，通常把转静盘腔内某处的气流周向线速度与盘壁对应位置的周向速度的比值称为旋流比。显然，获得了转静盘腔气流旋流比也就可以反推出气流速度，从而为涡轮盘换热边界和盘温度场的精确预估以及涡轮盘可靠性设计等提供重要的基础。
[0003]在航空发动机真实试车的大状态下，为了获得涡轮转静盘腔内的流动换热特性以精确预估涡轮盘等限寿件的温度场，需要对涡轮转静盘腔内的气流旋流比进行测量。由于涡轮转静盘腔内的气流温度高、压力大，对测试设备的耐温和可靠性要求较高，气流旋流比测量本质是要测量气流的周向速度，传统测量气流三维速度的方法主要有五孔探针测量法、激光测量法。但是这些方法直接应用于真实发动机涡轮盘腔旋流比测量还存在着许多不足和限制，具体如下：
[0004]1)五孔探针法能够测量气流三维速度，但是受自身测量角度的限制，测量校准相关数据处理比较复杂，测试成本较高难度大，费时费力且误差难以减小，另外，五孔探针材料耐温水平有限，在实际航空发动机试车的高温环境中进行测试的风险较大；
[0005]2)激光测量法是利用康普顿效应采用激光追踪示踪粒子的方式来确定盘腔气流三维速度，但是测试设备复杂，通常需要在盘或轴上加装石英透光窗口，不适用于在真实发动机试车高温高压环境下进行测量。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的上述问题，本专利技术提出了一种涡轮转静盘腔气流旋流比测量方法，能有效获得气流旋流比。
[0007]具体地，本专利技术提出了一种涡轮转静盘腔气流旋流比测量方法，所述涡轮包括静盘和转动盘，在所述静盘和转动盘之间形成所述转静盘腔，所述测量方法包括：
[0008]在所述静盘一侧设置第一热电偶，在所述转动盘一侧设置第二热电偶，所述第一热电偶和第二热电偶位于所述转静盘腔内；
[0009]根据所述第一热电偶获得的当前位置气流的总温T
*
及所述第二热电偶获得的相对总温T
*w
，计算所述转静盘腔内的气流旋流比β。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，所述第一热电偶到第二热电偶的轴向距离为Δ
X
，所述第一热电偶到第二热电偶的径向距离为Δ
r
，所述轴向距离Δ
X
和径向距离Δ
r
大于0，在测量过程中所述第一热电偶和第二热电偶不发生碰撞，且使所述轴向距离Δ
X
和径向距离足够小。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，所述轴向距离Δ
X
和径向距离Δ
r
根据所述涡轮轴向和径向热态变形获得。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，根据所述第一热电偶到第二热电偶获得
[0013]总温
[0014]相对总温
[0015]气流旋流比从而获得气流旋流比
[0016]其中，T为静温，W0为转盘周向速度，C
p
比热，U气流轴向速度，V气流径向速度，W气流周向速度。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，所述第一热电偶和/或第二热电偶为铠装热电偶。
[0018]根据本专利技术的一个实施例，所述第二热电偶到所述转动盘的距离为L，2mm≤L≤4mm。
[0019]本专利技术提供的一种涡轮转静盘腔气流旋流比测量方法，能有效测量并获得气流旋流比。
[0020]应当理解，本专利技术以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为所述的本专利技术提供进一步的解释。
附图说明
[0021]包括附图是为提供对本专利技术进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本专利技术的实施例，并与本说明书一起起到解释本专利技术原理的作用。附图中：
[0022]图1示出了现有技术中的涡轮转静盘腔的结构示意图。
[0023]图2示出了本专利技术一个实施例的涡轮转静盘腔的结构示意图。
[0024]图3示出了本专利技术一个实施例的测量方法的流程框图。
[0025]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0026]静盘
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
101
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
转动盘
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
102
[0027]旋转轴
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103
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
转静盘腔
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
104
[0028]第一热电偶
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
105
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二热电偶
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
106
具体实施方式
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]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清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0031]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0032]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0033]在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮转静盘腔气流旋流比测量方法，所述涡轮包括静盘和转动盘，在所述静盘和转动盘之间形成所述转静盘腔，所述测量方法包括：在所述静盘一侧设置第一热电偶，在所述转动盘一侧设置第二热电偶，所述第一热电偶和第二热电偶位于所述转静盘腔内；根据所述第一热电偶获得的当前位置气流的总温T
*
及所述第二热电偶获得的相对总温T
*w
，计算所述转静盘腔内的气流旋流比β。2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述第一热电偶到第二热电偶的轴向距离为Δ
X
，所述第一热电偶到第二热电偶的径向距离为Δ
r
，所述轴向距离Δ
X
和径向距离Δ
r
大于0，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志辉，汪乐，蒋斌，顾伟，
申请(专利权)人：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：