[发明专利]一种旋转盘上气体转动温度标定及验证方法

说明书

一种旋转盘上气体转动温度标定及验证方法，利用温度扫描阀、数据记录仪、K型热电偶以及保温瓶对转动件上的气流温度测量进行标定，在静止状态下利用保温水浴作为温度源，将经过更高精度装置标定的K型热电偶的测量信号作为标准信号标定数据记录仪的温度测量信号，进而提高旋转盘上气流温度的测量精度，能够将转动温度的测量误差控制在±1℃以内，并能够在转动状态下对标定的效果进行检验。本发明能够简便的对气体转动温度测量进行标定并进行检验，为航空发动机空气系统旋转盘腔流动传热实验，包括航空发动机预旋系统温降特性实验的转动温度测量提供标定与验证手段，保证转动温度的测量精度，进而为航空发动机内旋转盘腔系统设计提供数据支持。

技术领域

本发明涉及航空发动机空气系统领域，具体是一种用于旋转盘上气体转动温度标定及验证方法。

背景技术

目前，航空发动机性能的提升需要相应提升涡轮进口前燃气温度，每提高55℃，发动机的推力可提高约10％。现代航空发动机涡轮前温度已经超过2000K，远高于发动机高温部件金属材料的耐温极限，单纯的提高金属材料的耐温极限已经难以满足发动机性能的提升和安全运行的需要，更多的则需要从压气机抽取相对低温的空气并通过空气系统对涡轮转子叶片等高温部件进行有效的冷却。

在现代航空发动机中，预旋系统是发动机空气系统的重要组成部分，而准确获取冷却气体温度是进行预旋系统相关气动设计的必要条件，对于空气系统设计计算具有十分重要的意义，同时也是保证发动机高温部件安全性的必要验证步骤。

涡轮转子叶片在发动机实际运行过程中高速转动，其感受到的冷却气温度不再是绝对坐标系下气流的总温，而是转动坐标系下的气流总温，即气流相对总温，相应的相对总温参数的测量需要将热电偶与旋转盘共转，而且热电偶必须直接布置在测点位置与气流直接接触，同时热电偶得到的测量信号必须引出到信号采集装置，与盘共转的热电偶的测量信号使用K型热电偶标准分度表进行处理，而实际每个热电偶的分度均和标准分度表存在一定的差异。这会导致温度测量结果存在一定的偏差，因此对其进行标定是相当有必要的，并且实用价值很大。

现有技术的温度标定一般是通过标准的恒温加热装置获得温度测量材料在所加热温度下的对应的热电势。现有技术中的温度标定装置一般由加热炉和热电势差测量装置组成，把待标定两种材料的条状丝或者电偶丝一端焊接伸入到加热炉中，另一端与热电势测量装置相连，通过不断改变加热炉的温度，从而获得对应的热电势。其不足之处在于：由于空气导热系数低，加热炉腔室内温度分布容易产生不均匀，温度稳定区较小且稳定速度慢，温度波动较大，影响了温度标定的精度。并且现有技术没有针对标定后的热电偶在转动条件下的温度测量精度的验证方法。

发明内容

为克服现有技术中存在的温度标定精度不高，并且不能对标定后的热电偶在转动条件下进行温度测量精度验证的不足，本发明提出了一种旋转盘上气体转动温度标定及验证方法。

本发明的具体过程是：

步骤1：温度标定实验装置的安装；

所述温度标定装置包括数据记录仪、温度扫描阀、两个第一热电偶、两个第二热电偶和保温瓶。所述保温瓶的外表面包裹有保温层。数据记录仪的两路温度测量通道与两个所述第二热电偶的参考端分别连通；所述温度扫描阀的两路温度测量通道与两个所述第一热电偶的测量端连通。四个热电偶的测量端处于该保温瓶内水浴中心处进行温度测量。

在安装所述温度标定实验装置时，将两个第二热电偶的参考端与数据记录仪的1号温度测量通道和2号温度测量通道相连接，将第一热电偶的参考端和温度扫描阀的1号温度测量通道和2号温度测量通道相连接，构成测量通路，将全部四根热电偶的测量端均放置在保温瓶内的同一位置点，组成温度标定实验装置并放在水平操作台上。

步骤2：热电偶静止状态下的记录仪测量温度标定：