[发明专利]一种涡轮叶片工况模拟流道结构及涡轮叶片工况模拟装置

说明书

一种涡轮叶片工况模拟流道结构，包括：依次连通的燃气调整段、气流模拟段和燃气导出段；燃气调整段与燃气发生装置连通，并将燃气发生装置产生的气流的湍流度调整至预设范围，并将气流调整至预设范围气流模拟段的截面尺寸；气流模拟段接收湍流度达到预设范围的气流，并模拟涡轮叶片实际工作时的气流；燃气导出段用于接收气流模拟段排出的气流，并通过调整燃气导出段出口压力，来控制燃气调整段、气流模拟段和燃气导出段内的气流速度和压力，使得的涡轮叶片的模拟环境更接近航空发动机。该专利发明一种流道模型，形成单个涡轮叶片的燃气环境，更真实的模拟涡轮叶片的服役环境，是涡轮叶片的失效、寿命、优化设计等研究提高的重要基础。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机高压涡轮叶片的考核领域，特别涉及一种涡轮叶片工况模拟流道结构及涡轮叶片工况模拟装置。

背景技术

燃气涡轮发动机是体现国家科技水平与核心竞争力的重要标志，高压涡轮叶片作为发动机中最核心的部件不仅具有内部冷却、气膜冷却和热障涂层等复杂的冷却技术结构，而且承受高温、高压、多载荷服役的服役环境。为了提高涡轮叶片的使用效果和服役寿命，研制涡轮叶片服役工况的试验模拟测试平台是目前研究的重要手段，准确的模拟涡轮叶片的高温燃气通道工况，是准确模拟涡轮叶片与燃气之间的对流换热的基础，是准确模拟涡轮叶片实际服役工况的关键，对优化和改善涡轮叶片具有非常重大的意义。

目前国内外涡轮叶片服役模拟环境，燃气大多是直接在大气环境中将高温高速的燃气加载给涡轮叶片，这种燃气加载方式施加给涡轮叶片的工况与发动机实际工况有很大差异。因此，研制一种模型来形成涡轮叶片的燃气通道工况，进一步模拟涡轮叶片与燃气之间的对流换热，是实现准确模拟涡轮叶片服役工况的关键。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种能够准确模拟涡轮叶片工作时的高温燃气通道工况的涡轮叶片热障涂层工况模拟的流道模型。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种涡轮叶片工况模拟流道结构，包括：依次连通的燃气调整段、气流模拟段和燃气导出段；燃气调整段与燃气发生装置连通，并将燃气发生装置产生的气流的湍流度调整至预设范围；气流模拟段接收湍流度达到预设范围的气流，并模拟涡轮叶片实际工作时的气流；燃气导出段用于接收气流模拟段排出的气流，并通过调整出口压力来调整燃气调整段、气流模拟段和燃气导出段内的气流的流速和压力。

进一步地，燃气调整段包括尺寸控制通道和燃气过渡通道；尺寸控制通道一端截面的尺寸与燃气发生装置的输出端相匹配，接收燃气发生装置产生的燃气，另一端与燃气过渡通道的一端连通，截面的尺寸与燃气过渡通道的截面尺寸相同；燃气过渡通道的另一端与气流模拟段连通，燃气过渡通道的截面尺寸不变，且与气流模拟段的截面尺寸相同。

进一步地，燃气过渡通道靠近尺寸控制通道的一端设置有湍流度强化网；湍流度强化网由耐高温材料制成，为网格状结构，通过控制网格上网口的尺寸控制燃气的湍流度。

进一步地，燃气过渡通道上设置有至少一个第一测量孔；测量装置通过第一测量孔检测燃气过渡通道内的气流的压力、流速或温度的一种或多种。

进一步地，燃气过渡通道的管壁为中空结构，并设置有至少两个第一开口；第一开口用于冷却介质流入和流出中空结构。

进一步地，燃气导出段的管壁为中空结构，并设置有用于冷却介质流入和流出中空结构的第二开口。

进一步地，燃气导出段远离气流模拟段的一端设置有压力控制板；压力控制板上设置有第三开口，通过控制第三开口的尺寸控制燃气调整段、气流模拟段和燃气导出段内的气流的流速和压力。

进一步地，燃气调整段与气流模拟段可拆卸连接；气流模拟段与燃气导出段可拆卸连接。

进一步地，预设范围为0.05～0.2。