[发明专利]一种旋转条件下透平叶片前缘冷却测试的实验系统及方法

权利要求书

1.一种旋转条件下透平叶片前缘冷却测试的实验系统，其特征在于，包括：

旋转实验段，用于探究旋转透平叶片前缘测试段内部-气膜耦合冷却结构的换热特性及影响因素；所述旋转实验段包括：

旋转底座(1)，用于作为所述旋转实验段的承载、旋转装置；

叶片前缘测试段(2)，用于模拟透平叶片内部-气膜耦合冷却结构，实现对其换热特性及影响因素的探究；

丝网加热器(3)，用于将部分进气加热为预设温度的来流，模拟实际叶片的高温进气主流；

平衡配重系统(20)，用于增加叶片前缘测试段(2)对侧的重量，维持所述旋转实验段的平衡；

集气室(21)，用于汇集叶片前缘测试段(2)流出的横流和掺混气流；

静止驱动段，用于为所述旋转实验段进行气体供应、收集及能量供给；所述静止驱动段包括：

供气装置，用于供应所述旋转实验段所需进气；

变频驱动电机(9)，用于供给所述旋转实验段所需的旋转动力；

电源装置，用于对所述丝网加热器(3)进行能量供给；

真空室(17)，用于收集所述旋转实验段抽出的气体；

分流阀(5)，用于将进气按流量分配至两个旋转进气通道；其中一路旋转进气通道与丝网加热器(3)相连通，另外一路旋转进气通道与叶片前缘测试段(2)相连通；

数据采集与处理系统，用于对实验过程中叶片前缘测试段(2)的温度信息和各处通道内气体的压力信号进行采集和处理；所述数据采集与处理系统包括：

温度采集装置，用于采集实验过程中叶片前缘测试段(2)的温度变化信息；

压力监测装置，用于监测采集静止驱动段、旋转实验段的气体压力信号；

图像采集装置，用于采集叶片前缘测试段(2)的液晶显色变化；

数据处理系统(29)，用于接收采集的液晶显色变化、温度信息和压力信号，转换为数字信号进行分析处理，获得实验结果；

其中，所述旋转实验段和静止驱动段之间采用多通道旋转接头(11)连接；

其中，所述旋转实验段中，

所述集气室(21)固定安装在所述旋转底座(1)的中心；所述叶片前缘测试段(2)、所述丝网加热器(3)固定安装在所述旋转底座(1)的一侧，所述平衡配重系统(20)安装在所述旋转底座(1)的与所述叶片前缘测试段(2)相对的一侧；

所述旋转底座(1)设置有抽气孔(19)和进气孔(4)；所述进气孔(4)与所述丝网加热器(3)及叶片前缘测试段(2)相连通；所述抽气孔(19)与所述集气室(21)的出口相连通；所述丝网加热器(3)的出气端通过气体渐缩通道(27)与所述叶片前缘测试段(2)相连通；

所述叶片前缘测试段(2)设置有进气通道(203)、冲击室(210)和气体掺混通道(209)；

所述进气通道(203)与所述冲击室(210)之间设置有射流冲击板(206)；所述射流冲击板(206)上开设有射流孔，用于连通所述进气通道(203)与所述冲击室(210)；

所述冲击室(210)与所述气体掺混通道(209)之间设置有叶片前缘靶面(211)；所述叶片前缘靶面(211)开设有气膜冷却孔和喷淋头冷却孔，用于连通所述冲击室(210)与所述气体掺混通道(209)；

所述进气通道(203)设置有横流抽吸孔(201)和冷却气流进气孔(204)；所述横流抽吸孔(201)通过横流抽吸通道(25)与所述集气室(21)相连通；所述横流抽吸通道(25)设置有闸阀(24)；所述冷却气流进气孔(204)与所述进气孔(4)相连通；

所述气体掺混通道(209)设置有射流抽吸孔(207)和加热来流进气孔(213)；所述加热来流进气孔(213)通过气体渐缩通道(27)与丝网加热器(3)相连通；所述射流抽吸孔(207)通过射流抽吸通道(23)与所述集气室(21)相连通；所述射流抽吸通道(23)设置有闸阀(24)和孔板流量计(26)。

2.根据权利要求1所述的一种旋转条件下透平叶片前缘冷却测试的实验系统，其特征在于，

温度采集装置，用于采集实验过程中射流冲击板(206)和叶片前缘靶面(211)的温度变化信息；

压力监测装置，用于监测采集分流阀(5)、闸阀(24)处的气体压力信号；

图像采集装置，用于采集射流冲击板(206)和叶片前缘靶面(211)的液晶显色变化。