[发明专利]一种基于记忆合金的可调节余旋畸变发生装置

说明书

一种基于记忆合金的可调节余旋畸变发生装置。本发明属于燃气轮机加力燃烧室技术领域，具体涉及一种叶片几何出口角以及安装角可调节的余旋畸变发生装置，用于产生自主可控的加力燃烧室进口气流条件。本发明利用步进电机支杆通过控制终端输出调节信号驱动滑杆沿固定轴做周向旋转，带动滑块沿弧形滑轨滑动，从而实现余旋叶片的安装角可实时调节。其中余旋叶片各个部分由不同相变温度形状记忆合金通过增材制造，通过改变来流进气温度获得沿叶片径向不同几何出口角的几何型面，从而获得余旋角沿叶片径向的不均匀分布。本发明无须拆卸叶片，通过控制终端即可在时间空间尺度上获得燃气轮机加力燃烧室进口所需复杂极端的余旋角分布流场，实现了瞬态余旋畸变特性模拟，降低了试验成本。

技术领域

本发明属于燃气轮机加力燃烧室技术领域，具体涉及一种叶片几何出口角以及安装角可智能调节的进气余旋畸变发生装置。

背景技术

加力燃烧室进口气流（即低压涡轮出口气流）的速度方向与加力燃烧室中心轴线所之间的角度，称为进气余旋角。加力燃烧室进口一般会存在一定的余旋角度进气，进气余旋角一般在5°左右；随着加力燃烧室朝一体化加力燃烧室，极端条件下进口气流余旋角超过20°。

传统的余旋畸变发生装置只能产生单一的进气余旋畸变流场，每次更换工况都需要中断试验，并拆卸更换余旋畸变发生装置，给试验带来了巨大的成本；其次，传统余旋畸变发生装置只能产生稳态进气余旋畸变流场，无法复现工况变化时产生的瞬态余旋畸变流场。现有的一些可调节的余旋畸变发生装置只能产生简单的余旋畸变流场，不能复现复杂极端的余旋畸变流场，无法满足未来在研究余旋畸变特性以及实时模拟进气余旋畸变流场的试验需求。

形状记忆效应是指具有一定初始形状的材料经形变并固定成另一种形状后，通过热、光、电等物理刺激或化学刺激的处理又可恢复成初始形状的一种特性，具有这种特性的材料称为形状记忆材料（Shape Memory Materials，SMM）。其中形状记忆合金具有抗疲劳性能和延展性能优异，并且在高温环境下，形状记忆合金相对普通合金性能更加优异。本发明针对此设计一种基于记忆合金的可调节余旋畸变发生装置，以解决传统装置中的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种加力燃烧室智能可调节进气余旋畸变发生装置，在无须中断试验情况下通过程序控制叶片安装角以及几何出口角，解决目前加力燃烧室无法实时生成复杂极端余旋角沿径向及周向不均匀分布的目标进气流场问题。

为解决上述技术问题，本发明采用方案是：

一种基于记忆合金的可调节余旋畸变发生装置，其特征在于，所述的装置包括矩形机匣，所述的矩形机匣底部设置有若干调节机构，所述的调节机构上方均设置有余旋叶片；所述的调节机构包括滑块，所述的滑块顶部与余旋叶片下方的中部位置焊接，所述的滑块上部置于弧形开孔内，且弧形开孔嵌套有可伸缩弹簧管件，同时滑块上部横向开孔，孔内设置弧形滑轨，滑块可沿弧形滑轨相对运动；所述的滑块中部，且位于弧形开孔下方固定设置有弧形密封片；所述的滑块下部纵向开孔，孔内设置有滑杆，滑块可沿滑杆相对运动；所述的滑杆一端部活动设置有步进电机支杆，所述的步进电机支杆通过设定程序输出调节信号驱动滑杆沿固定轴做周向旋转，带动滑块沿弧形滑轨滑动，实现余旋叶片的安装角可实时调节。装置中各个叶片所匹配的步进电机由控制终端程序操控，控制终端根据所需流场余旋角分布，计算出各个叶片安装角以及沿径向分布的几何出口角，进而传递调节信号到步进电机以及电加温器进行控制。驱动叶片转动的调节机构放置于机匣外部，通过滑块与余旋叶片相连接，避免了调节装置与机匣内流场的相互影响。

进一步，所述的滑杆一端部设置有第一三通管件，所述的第一三通管件上端活动设置有固定轴，所述的固定轴再与余旋叶片的下方一端连接；所述的滑杆另一端部设置有第二三通管件，利用第二三通管件与步进电机支杆活动连接。

进一步，所述的余旋叶片为基于增材制造的记忆合金，各个部分由不同相变温度形状记忆合金制造；所述的余旋叶片上部与叶片下部为两种不同相变温度的记忆合金，通过调节来流进气温度获得不同几何出口角的叶片型面，获得余旋角沿叶片径向的不均匀分布。