[发明专利]一种导向叶片热斑温度场的模拟装置及方法

说明书

一种导向叶片热斑温度场的模拟装置及方法，其中，装置包括：高温燃气发生组件，用于发生高温燃气；电热气流发生组件，用于发生电热气流；高温燃气通道，一端与高温燃气发生装置连通，另一端用于对准导向叶片；电热气流通道，一端与电热气流发生装置连通，另一端用于对准导向叶片；电热气流通道设置于高温燃气通道的四周；导向叶片，高温燃气通道和电热气流通道的另一端对准；工作叶片，设置于导向叶片远离高温燃气通道的一侧；工作叶片涡轮盘，工作叶片设置于工作叶片涡轮盘上；旋转组件，与工作叶片涡轮盘的中心连接，用于旋转工作叶片涡轮盘。以此方式来模拟并控制热斑的热斑比，为涡轮流道中热斑迁移及在叶片上的聚集规律提供实依据。

技术领域

本发明涉及航空发动机涡轮叶片热障涂层测试技术领域，特别涉及一种导向叶片热斑温度场的模拟装置及方法。

背景技术

航空发动机研制朝着更高的涡轮前温度和更紧凑的燃烧室结构方向发展，由此带来涡轮进口流动规律复杂、流场参数分布不均等问题，局部的最高温度可以达到最低温度的两倍左右，并在涡轮进口形成具有明显高温核心区的燃气流团，即所谓的“热斑”现象。当热斑进入涡轮级后，涡轮级中的非定现象愈发严重，并且还会产生附加的二次流动。由于动静叶排间的相对运动，冷热气流在动叶排内产生迁移，热气流往往堆积在动叶压力面上产生局部过热区，使其承受着巨大的热负荷，并且这种影响还可能延伸到第二级静叶，增加导向叶片叶身热应力，严重时还会造成叶片局部烧蚀。但是现有技术中并没有能够精准模拟热斑温度场的方案。

因此如何采用经济有效的方法对导向叶片热斑温度场进行模拟，是该领域研究工作中直接面临的现实工程问题，为此研制一种能够真实模拟热斑温度场的服役环境加载装置显得至关重要，将为涡轮流道中热斑迁移及在叶片上的聚集规律提供重要的实验平台，同时也为高效冷却方案的设计及优化提供重要的依据。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种能准确模拟导向叶片热斑温度场的模拟装置及方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种导向叶片热斑温度场的模拟装置，包括：高温燃气发生组件，用于发生高温燃气；电热气流发生组件，用于发生电热气流；高温燃气通道，一端与所述高温燃气发生装置连通，另一端用于对准导向叶片；电热气流通道，一端与所述电热气流发生装置连通，另一端用于对准导向叶片；所述电热气流通道设置于所述高温燃气通道的四周；导向叶片，与所述高温燃气通道和所述电热气流通道的另一端对准；工作叶片，设置于所述导向叶片远离所述高温燃气通道的一侧；工作叶片涡轮盘，所述工作叶片设置于所述工作叶片涡轮盘上；旋转组件，与所述工作叶片涡轮盘的中心连接，用于旋转所述工作叶片涡轮盘。

可选地，所述电热气流通道设置有多个，多个所述电热气流通道间隔且均匀地环向分布在高温燃气通道四周。

可选地，所述高温燃气通道和所述电热气流通道平行设置。

可选地，所述热斑中心流体总温和热斑周围流体总温的温度比为 1.3-1.7。

可选地，高温燃气通道和电热气流通道的另一端设置有高温水冷蝶阀，用于控制高温燃气和电热气流的喷射速度。

可选地，上述导向叶片热斑温度场的模拟装置还包括：气体加载组件，与所述高温燃气发生组件和所述电热气流发生组件连通，用于为所述高温燃气发生组件和所述电热气流发生组件提供气体。

可选地，上述导向叶片热斑温度场的模拟装置还包括：耐温套管，套设于高温燃气通道和电热气流通道外侧，用于固定电热气流通道并沿周向均匀分布，以使得终端形成的复合气流更加均匀。

可选地，所述高温燃气通道和/或所述电热气流通道与所述导向叶片成第一预设角度设置。