一种旋转机械叶尖流场检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于高速旋转机械叶尖流场精细检测技术，涉及一种高速旋转机械叶尖流场精细检测装置。
【背景技术】
[0002]高速旋转机械中由于气体的粘性、叶片的弯扭、转子的旋转、叶尖径向间隙泄漏流等因素的存在及相互影响，使得转子叶尖流动表现为极其复杂的强三维性和非定常性。用理论分析的方法研宄这种不稳定的三维粘性流动，把握发动机转子通道内气流的流动规律，关键在于体现转子叶尖真实流动的数学物理模型，而数理模型最终来自试验数据。只有通过试验，详细测量转子叶尖的流场，才能真正认识高速旋转机械叶尖流动机理，找到造成流动损失、流动不稳定及噪声的主要原因，才能采取相应的有效措施，提高旋转机械性能。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是:提供了一种能快速获取高速旋转机械叶尖流动状况，测量精度高，频率响应快的流场精细检测装置。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种旋转机械叶尖流场检测装置，其包括频率响应不低于400kHz的高频动态孔、高频动态压力传感器、热电偶、数据采集系统，其中，高频动态孔设置在待测旋转机械外壳上，高频动态压力传感器和热电偶并列竖直安装在高频动态孔内，并均与数据采集系统连接，测量口直径d为0.5?1.2mm，高频动态孔内部直径D为5?10mm，高频动态孔底部压力缓冲角度w为90°?150°。
[0005]该高频动态孔的安装底部到测量口的距离为测量口直径的2.8?3.2倍。
[0006]所述高频动态压力传感器和热电偶粘接在高频动态孔内壁，且高频动态孔内壁与高频动态压力传感器和热电偶之间的缝隙由粘接剂密封。
[0007]本实用新型的有益效果是:本实用新型高速旋转机械叶尖流场精细检测装置的测量温度高达270°C，测量压力精度优于0.2%，数采系统采样率高达IMHz ;该装置能为高速旋转机械叶尖流场精细测量提供一种全新的测试技术，能为高速旋转机械转子叶片叶型设计、外壳结构设计提供强有力精确数据。同时，该技术在其他一些特殊的流场精细检测领域也具有重要推广应用价值和参考意义。
[0008]不仅能测量压力、温度，还能间接计算叶尖的速度值。通过分布式多点连续测量，就能获得叶尖流动随旋转机械转动状态的动态演变，掌握其发展的规律，为设计提供数据支持。
【附图说明】
[0009]图1本实用新型高速旋转机械叶尖流场精细检测装置结构框图；
[0010]图2标准外壳开孔结构示意图；
[0011]图3分布式测量不意图。
[0012]其中:1-高频动态压力孔、2-高频动态压力传感器、3-热电偶、4-数据采集系统、η-精细检测装置。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本实用新型进行详细说明:
[0014]图1是实用新型高速旋转机械叶尖流场精细检测装置的结构框图。本实用高速旋转机械叶尖流场精细检测装置包括前端高频动态压力孔设计、高频动态压力传感器、热电偶、高速数据采集系统。首先，在高速旋转机械叶尖对应位置的外壳上设计标准的高频动态压力孔，孔的结构采用特殊设计，达到高频响应的效果；然后将高频动态压力传感器和热电偶通过胶黏的方式安装在压力孔上，通过硅橡胶粘接，既能有效保证机匣密封效果，又能保证压力传感器和热电偶安装可靠，且能保证耐温需求；最后连接数据线，动态压力和温度信号进入数据采集系统；数据采集系统对脉动压力、动态温度信号进行高速采集，可以通过数据处理计算转子叶尖动态速度。
[0015]各部分功能与技术指标如下:
[0016]前端开孔结构
[0017]前端开孔结构形式经过特殊模块化设计，其中，测量口直径d为0.5?1.2_，高频动态孔内部直径D为5?10mm，高频动态孔底部压力缓冲角度w为90°?150°。另外，该高频动态孔的安装底部到测量口的距离为测量口直径的2.8?3.2倍。因此能够很好地满足高频压力传输要求，既能保证动态压力测量精度，又不产生气流弯曲，具有不影响旋转机械内流场的优点，经过激波管试验和理论计算，频率响应高达400kHz。
[0018]高频动态压力传感器
[0019]高频动态压力传感器用于测量开孔处压力脉动，频率响应高达450kHz，耐温高，精度高，尺寸小。
[0020]热电偶
[0021]热电偶采用压制工艺的热电偶丝，能够对温度进行动态测量。
[0022]数据采集系统
[0023]数据采集系统用于高速采集动态压力传感器、小惯性热电偶的动态温度值。因此，可采用常规的高精度多通道数据采集系统，误差小于0.2%。根据高速旋转机械动态测量的需求，数据采集系统的单通道采样率不低于1MHz，通道数不少于16通道。
[0024]高速旋转机械叶尖流场精细测量的原理是直接测量叶尖脉动压力和动态温度，进而直接计算该点的速度值，在传统的动态压力测量技术的基础上增加了动态温度指标，获取了测点的动态温度信息，能精确捕获叶尖瞬态流动状况，为旋转机械叶片叶型设计和外壳设计提供精确的数据支持。
[0025]另外，该装置还可以实现分布式测量，如图3所示。将多个旋转机械叶尖流场检测装置安装在旋转机械外壳上，可以沿轴向或弦向布置，也可以分为一列或多列布置，从而对旋转机械叶尖流场状况进行精细测量。
【主权项】
1.一种旋转机械叶尖流场检测装置，其特征在于:包括频率响应不低于400kHz的高频动态孔、高频动态压力传感器、热电偶、数据采集系统，其中，高频动态孔设置在待测旋转机械外壳上，高频动态压力传感器和热电偶并列竖直安装在高频动态孔内，并均与数据采集系统连接，测量口直径d为0.5?1.2_，高频动态孔内部直径D为5?10_，高频动态孔底部压力缓冲角度w为90°?150°。
2.根据权利要求1所述的旋转机械叶尖流场检测装置，其特征在于:该高频动态孔的安装底部到测量口的距离为测量口直径的2.8?3.2倍。
3.根据权利要求1所述的旋转机械叶尖流场检测装置，其特征在于:所述高频动态压力传感器和热电偶粘接在高频动态孔内壁，且高频动态孔内壁与高频动态压力传感器和热电偶之间的缝隙由粘接剂密封。
【专利摘要】本实用新型属于高速旋转机械叶尖流场精细检测技术，涉及一种高速旋转机械叶尖流场精细检测装置。所述旋转机械叶尖流场检测装置包括高频动态孔、高频动态压力传感器、热电偶、数据采集系统。其中，高频动态孔设置在待测旋转机械外壳上，高频动态压力传感器和热电偶并列竖直安装在高频动态孔内，并均与数据采集系统连接，该高频动态孔的频率响应不低于400kHz。本实用新型不仅能测量压力、温度，还能间接计算叶尖的速度值，并通过分布式多点连续测量，就能获得叶尖流动随旋转机械转动状态的动态演变，掌握其发展的规律，为设计提供数据支持。
【IPC分类】G01M9-06
【公开号】CN204301960
【申请号】CN201420413746
【发明人】刘先富, 熊兵, 何毅娜
【申请人】中国燃气涡轮研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年7月25日