压气机试验器的进气系统的制作方法

1.本实用新型涉及压气机试验器的进气系统。


背景技术：

2.如图1所示，航空发动机压气机试验器的进气系统一般包括进气塔11、导流叶片13、金属网14、进气流量管15，另外还包括图中未示出的进气调节阀、扩张段、稳压箱、转接段。根据质量流量守恒定律，进气流量管15从进气室16的端壁17贯穿设置，测得的气体质量流量等于压气机试验件进口流量。试验中，通过进气流量管15测量截面的静压和流量管前的总压、总温、湿度等参数，然后计算流经流量管15的气体质量流量。
3.质量流量测量的准确性对于航空发动机的研制具有重要的意义。在发动机研制阶段，对于整机试车，需要通过流量测量监测发动机的喘振裕度，避免发动机进入喘振工作区域。同时，流量测量也用于计算发动机燃油消耗量，确定发动机经济性指标是否符合设计值。在发动机批生产阶段，开展流量测量，其一是计算确定发动机的喘振裕度与耗油率，并判别是否符合交付用户的验收标准；其二是可用于对某些发动机燃油控制系统或喷口控制系统部件进行性能调整(例如用于加力燃烧室燃油流量调节、发动机喷口面积调节等)。流量精准测量，对于发动机各部件性能评判，性能匹配，以及各部件的工作范围确定具有重要意义。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种压气机试验器的进气系统，其能提高流量测量的精准度。
5.根据本实用新型的压气机试验器的进气系统，包括进气室、从该进气室的端壁贯穿的进气流量管，其还包括门，所述门位于所述进气流量管的入口和所述端壁之间。
6.在一个或多个实施例中，所述门为活动门，相对于所述入口的距离可调整。
7.在一个或多个实施例中，进气流量管的一个截面作为测量截面，所述门的位置由该测量截面的静压不均匀度不高于0.17％确定。
8.在一个或多个实施例中，进气流量管的直管段中间截面作为测量截面，在测量截面上环向均布多支静压测点，所述静压不均匀度为所述多支静压测点之间的不均匀度。
9.在一个或多个实施例中，所述进气流量管设置成可轴向移动调节。
10.在一个或多个实施例中，所述活动门与所述进气室的各个周向壁面以及所述进气流量管的管身形成密封。
11.进气流量管内的流场特性不再由端壁被动限定，而由门的设计位置主动限定，通过门的设置能使得进气室流场中的涡流减少，测量截面的静压不均匀度得以改善，进而提高流量测量的精准度。
附图说明
12.本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
13.图1是改进前压气机试验器的进气系统的示意图。
14.图2是改进后压气机试验器的进气系统的示意图。
具体实施方式
15.现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。提供每个示例是为了解释本发明，而不是限制本发明。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。
16.如图2所示，压气机试验器的进气系统，包括进气塔21、导流叶片23、金属网24以及进气室26、从该进气室26的端壁27贯穿的进气流量管25，其改进之处在于还包括门28，门28位于进气流量管25的入口(右端口)和端壁27之间。
17.试验中，通过进气流量管25的测量截面的静压和流量管25前的总压、总温、湿度等参数，按照下面的公式计算得出流经流量管25的气体质量流量：
[0018][0019]
式中：
[0020]kw
流量管流量系数，与流量管测量截面马赫数ma0相关；
[0021]
a0流量管测量截面面积，m2；
[0022]
t0总温，k；
[0023]
p
t,0
总压，pa；
[0024]
p
s,0
流量管测量截面静压，pa；
[0025]
γ
h0
流量管处的湿空气比热容比(已知进气湿度、进气总压和进气总温条件下，此处为定值)；
[0026]
jh系数，(kg
·
k)
0.5
/j
0.5
，公式如下：
[0027][0028]
湿空气情况下,
[0029]
式中：
[0030]
rh湿空气气体常数(已知进气湿度、进气总压和进气总温条件下，此处为定值)；
[0031]
实际试验过程中，把进气流量管15直管段中间截面作为测量截面，在测量截面上环向均布8支静压测点，取8个测点的算数平均值作为测量截面的静压值，计算压气机进口质量流量。静压测点的不均匀度越低，计算得出的质量流量准确性越高。
[0032]
进气流量管25根据不同的进气流量更换，不同进气流量管25具有不同喉部尺寸，如此在进行压气机试验时，可考核其不同进气流量下的性能曲线。图2中进气室26的端壁27作为厂房支撑的一部分，为固定壁面。进气流量管25的入口(喇叭口)距离金属网24的轴向距离要求＞5倍喉部直径，以保证进气均匀度，进气流量管25设置为轴向可移动，以满足这一要求。然而，这会导致不同喉部直径的进气流量管25的测量截面距离端壁27的轴向距离不同。对于较大喉部直径的进气流量管25，测量截面距离端壁27较近；对于较小喉部直径的进气流量管25，测量截面距离端壁较远。例如在一个例子中，喉部直径d＝690mm流量管，进气流量管25的入口端面距离端壁27的轴向距离为6241mm，通过cfd仿真，可观察到进气室26的流场中有较多的涡流。进气流量管25测量截面的静压不均匀度为0.4％。为提高流量测量的准确性，需降低测量截面的静压不均匀性。
[0033]
继续参照图2，门28位于进气流量管25的入口(右端口)和端壁27之间，由cfd仿真测量截面的静压不均匀度，由此确定门28的设计位置，即确定能够降低静压不均匀度的入口端面与门28的轴向距离，这样进气流量管内的流场特性不再由端壁27被动限定，而由门28的设计位置主动限定。
[0034]
在一个例子中，通过cfd仿真得知，当喉部直径d＝690mm的进气流量管25的入口端面距离门28的轴向距离为由6241mm缩小至1168mm时，测量截面的静压不均匀度由0.4％降低至0.17％，进气室流场中的涡流减少，测量截面的静压不均匀度得以改善。
[0035]
可看出通过改变进气流量管25入口端面与门28的轴向距离，可降低进气流量管测量截面的静压不均匀度，从而增加质量流量的准确性。
[0036]
优选地，门28为活动门，相对于所述入口的位置可轴向调整，门28可左右移动调整，以供不同喉部直径的进气流量管25的入口端面都可通过改变与活动门28的轴向距离，降低测量截面的静压不均匀度。
[0037]
优选地，活动门28与进气室26的各个周向壁面以及进气流量管25的管身形成密封。
[0038]
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。