[发明专利]一种用于测量透平动叶叶顶换热系数的实验系统和稳态实验方法

权利要求书

1.一种用于测量透平动叶叶顶换热系数的实验系统，包括空气供应装置，其特征在于，所述空气供应装置的出口连接旁通管路(4)和主流管路(5)，主流管路(5)依次连接稳压段(8)、收缩段(9)、进气段(10)和试验段(18)，其中，进气段(10)入口端设置整流蜂窝(11)，试验件(15)设置于试验段(18)，试验件(15)包括若干叶片，各叶片的叶顶与试验段(18)的壁面之间具有间隙，其中最中间的一个叶片作为待测量叶片(22)，试验段(18)上朝向待测量叶片(22)的叶顶布置有红外玻璃(20)，红外玻璃(20)上方放置红外热像仪(19)，用于通过红外玻璃(20)测量叶顶表面的温度分布云图；

所述空气供应装置包括依次连接的空气压缩机(1)、气体冷却干燥机(2)和储气罐(3)，旁通管路(4)和主流管路(5)连接于储气罐(3)的出口，旁通管路(4)设置比例电磁调节阀(6)，主流管路(5)设置主流进气阀(7)；在所述进气段(10)或试验段(18)，位于所述整流蜂窝(11)和试验件(15)之间，布置有总压探针(14)、毕托管(13)和主流热电偶(12)。

2.根据权利要求1所述用于测量透平动叶叶顶换热系数的实验系统，其特征在于，所述试验段(18)上朝向待测量叶片(22)的叶顶的壁面开设有台阶结构的红外窗口，红外玻璃(20)有对应的台阶结构，使得安装后红外玻璃(20)的内表面与试验段(18)的内壁平齐。

3.根据权利要求1所述用于测量透平动叶叶顶换热系数的实验系统，其特征在于，所述试验件(15)包括基座，所述若干叶片沿垂直于气流的方向依次安装在基座上，所述试验段(18)上朝向所述基座底部的壁面开设有台阶结构的安装槽，所述基座有对应的台阶结构，使得安装后基座的顶面即叶片安装面与试验段(18)的内壁平齐，所述台阶结构的台阶面设置有垫片(30)，垫片(30)用于调整叶顶与试验段(18)的壁面之间间隙的距离。

4.根据权利要求1所述用于测量透平动叶叶顶换热系数的实验系统，其特征在于，所述试验段(18)出口处布置有尾缘板(16)，所述尾缘板(16)为一块带有转轴的平板。

5.根据权利要求1所述用于测量透平动叶叶顶换热系数的实验系统，其特征在于，所述待测量叶片(22)以及其相邻的两个叶片均在50％叶高处布置若干引压孔。

6.根据权利要求1所述用于测量透平动叶叶顶换热系数的实验系统，其特征在于，所述试验件(15)的叶片包括叶片基座(27)和可更换叶顶(23)，叶片基座(27)表面粘贴电加热膜(26)，电加热膜(26)上方粘贴一层紫铜板(25)，可更换叶顶(23)粘贴在紫铜板(25)上，在紫铜板(25)与可更换叶顶(23)之间等间距布置若干叶片热电偶(24)，用于测量可更换叶顶(23)的下表面温度，所述叶片热电偶(24)和红外热像仪(19)均连接到测量监控设备(17)。

7.根据权利要求6所述用于测量透平动叶叶顶换热系数的实验系统，其特征在于，所述可更换叶顶(23)由3D打印加工而成，材料为光敏树脂，耐温90～100摄氏度，其表面均匀喷涂一层亚光黑色底漆，以增大红外光的发射率。

8.基于权利要求1所述用于测量透平动叶叶顶换热系数的实验系统的稳态实验方法，其特征在于，监测试验段(18)内的流动参数、温度，待可更换叶顶(23)表面温度稳定后，根据牛顿冷却定律和傅里叶公式计算叶顶换热系数。