[实用新型]汽轮机叶轮流态显示仪

说明书

本实用新型属于演示用具，涉及叶轮流动显示装置。

汽轮机叶轮是气体动能转化为发电机动力能源的核心部件，其叶轮的叶片形状、角度、导流叶片的形状、角度及其流道的形状等，对汽轮机的效率与防振等性能的影响十分显著。为了提高其性能，人们用计算、实验、模型试验等方面，作过长期不懈地努力，设计、制造了各种不同形状、不同导角的新式叶轮，但由于其结构与流动的复杂，人们很难在现有基础上作进一步改进，其重要原因是不能直接观察到叶轮工作的流动状况。因此，长期以来，人们都在寻求一种可供直观观察叶轮流道内流动形态的显示装置，但至今仍没有一种可供简单明了而又能真实地观察其流动现象的技术手段。

本实用新型的目的是针对目前存在的问题，设计一种汽轮机叶轮的流动显示仪，可直接观察汽轮机叶轮的流动形态，以提供叶轮优化设计的科学依据。    

为实现上述目的采用技术方案如下：

一块透明显示板和与其平行的底板制成一定间隙的封闭板块组合，成透明平板狭缝显示面，二板间隙即为狭缝厚度。在狭缝内设置平面展开的汽轮机叶轮模型，即前后排列的叶轮导流片和叶片，在导流片前的狭缝流道内设引流整流栅，在叶片后的狭缝流道内设出流整流栅。狭缝厚度为3～10毫米；叶轮模型的导流片和叶片均按原型比例缩小，并按原型安装角和冲角平面展开，并取若干导流片和叶片，即取叶轮的局部模型。模型边界与叶轮流道流线一致；其引流整流栅与出流整流栅分别呈直片状和流线形状。

参照附图进一步说明实施例：

图面说明：

图1为本实用新型方案实施例示意图；

图2为本实用新型流动状态图；

如图1所示，在透明平板狭缝内设置导流片4四片，叶片3五片，导流片前放置五片直片状的引流整流栅，在叶片后设置五片流线形的出流整流栅，狭缝厚度取6毫米。本实用新型在试验样机时取流动介质为掺气水流。掺气水流供水管与仪器入口6连接，流入显示仪的掺气水流，经引流整流栅5导流后，沿实际气流方向流经叶轮模型的导流片4，然后按设计冲角冲击叶轮叶片3由叶片尾部流出，并经流线型出流整流栅2整流后，均匀地沿左右水道从两个出水口7流出显示仪。如果流道或叶片不符合流线形，则会边界层分离而出现回流旋涡区，由于掺气水流中的微气泡是一种示踪介质能清晰地显示流动的流线及旋涡形态，因而可将边界层分离现象、回流区域及转捩点位置清楚地显示出来。

实际叶轮是转动，而本显示仪中的导叶和叶片均是固定的，故在模型制作时，应使流体冲向叶片进口处的冲角与实际转动时的相对冲角一致，模型根据原型实际形状，通过计算确定叶轮运转时气流冲击叶片的实际冲角，然后确定导叶的安装角度如图1所示。图2是利用本实用新型样机流场显示拍摄的流谱图。图中显示叶片头部有明显分离回旋发生，转捩点在紧靠头部附近，在导叶和叶片出口附近也有局部边界层分离现象。表明叶轮模型叶片与流道形状及叶片角度尚可适当修正，以使分离的回流区尽量减少，当恰好消失时为最佳。    

本实用新型的优点：

1.可直观、清晰地显示边界分离、转捩点、旋涡区等流动形态；

2.具有较好仿真效果，样机流谱图与用其它方法得出的结果比较吻合。可应用于叶轮设计、叶轮改进的实验显示，有助提高叶轮工作效率、抗震性能等指标，是汽轮机设计、生产、教学、科研各部门使用的新型试验仪器；

3.结构简单、制造方便、制作成本低廉、能耗少。