[发明专利]旋流对轴流压气机气动稳定性影响的试验台和试验方法

说明书

本发明公开了一种旋流对轴流压气机气动稳定性影响的试验台和试验方法，包括依次设置的旋流发生器、进气管道、整流罩、轴流压气机、排气管道、节流阀和第一驱动电机；通过调整旋流发生器内两个调节板的旋转角度，实现进气管道内同向单涡、反向单涡、对涡这三种典型旋流结构的切换；通过第二驱动电机控制离心压气机的转速，实现进气管道内旋流的强度控制；对比均匀进气和旋流进气条件下轴流压气机的工作特性，获得旋流对轴流压气机性能和稳定性的影响。本发明结构简单，操作方便，安全可靠，通过在压气机进口模拟不同强度、结构形式的旋流，便于开展不同形式旋流对轴流压气机气动稳定性影响的试验，探索旋流影响压气机性能和稳定性的机理和规律。

技术领域

本发明涉及一种旋流对轴流压气机气动稳定性影响的试验台和试验方法，属于叶轮机械技术领域。

背景技术

航空发动机除了受到总压、总温不均匀的影响外，还会受到旋流的影响。对于战斗机而言，旋流是由于S弯进气道的采用，使得气流进入进气道后至少面临两次转弯，造成气流的横向二次流动，最终发展成为三维旋涡流动。旋流一般包括单涡和双涡两种类型。旋流对航空发动机性能和稳定性有较大的影响，随着转速的增加，旋流降低稳定裕度的程度增大；旋流导致推力降低、耗油率增加；旋流对航空发动机影响很大的主要原因是其会明显改变压气机的工作点和稳定边界；低压压气机在同向单涡影响下的效率和总压比均高于反向单涡的情况。目前国内外尚没有专门用于研究旋流对轴流压气机气动稳定性影响的试验平台。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种旋流对轴流压气机气动稳定性影响的试验台和试验方法，具有结构简单、操作方便、安全可靠等特点，能够方便的在压气机进口模拟不同强度、结构形式的旋流，不用停机就可以开展不同形式旋流对轴流压气机气动稳定性影响的试验。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种旋流对轴流压气机气动稳定性影响的试验台，包括从前到后依次设置的进气管道、整流罩、轴流压气机、排气管道、节流阀、第一驱动电机，且进气管道的进气口一侧底部设置有旋流发生器；

其中，所述旋流发生器包括第二驱动电机、离心压气机以及用于连通离心压气机出气蜗壳和进气管道的发生器转接段，且第二驱动电机的输出轴与离心压气机的转轴相连，通过第二驱动电机实现离心压气机的转速控制；所述发生器转接段为一段竖直扁平管道，其底部进气口与出气蜗壳的出气口连通，且顶部与进气管道弧形壁面连通；所述发生器转接段的进气口处设置有第一矩形调节板和第二矩形调节板，两者初始水平对称布置且一端相互铰接，且发生器转接段内设置有与第一矩形调节板和第二矩形调节板连接于同一点的竖直支撑板，起到支撑和稳定气流的作用；

所述进气管道通过轴流压气机与排气管道连通，且进气管道内轴流压气机前端设置有用于光滑过渡气流的整流罩，整流罩通过支杆固定在轴流压气机前端的机匣上；

所述排气管道的排气口处设置有液压式节流阀，且排气管道尾端设置有节流阀液压控制系统，通过节流阀液压控制系统来调节节流阀沿排气管道的轴向位置，以实现轴流压气机的流量控制；所述第一驱动电机的输出轴与轴流压气机的转轴相连，通过第一驱动电机实现轴流压气机的转速控制。

优选的，所述进气管道的进气口呈喇叭形，从而提高进气管道的进气效果。

优选的，所述节流阀的截面呈三角形，通过调节节流阀沿排气管道的轴向位置来改变节流阀锥面与排气管道壁面之间的流通面积，从而调节轴流压气机的流量。

一种旋流对轴流压气机气动稳定性影响的试验方法，包括以下步骤：

步骤一：准备工作

将第一矩形调节板和第二矩形调节板旋转至设定位置，并通过节流阀液压控制系统调整排气管道的节流阀位置，使排气口处于完全打开状态；

步骤二：变量控制