專利名稱：氣動性能試驗方法及試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦軸發(fā)動機領(lǐng)域，特別地，涉及一種用于渦軸發(fā)動機的粒子分離器的氣動性能試驗方法及試驗裝置。
背景技術(shù)：
整體式粒子分離器是渦軸發(fā)動機所特有的進氣裝置，粒子分離器的流道分主氣流和清除流。粒子分離器的主要功能是進氣并清除進入發(fā)動機進氣道的外物(例如砂塵、樹葉、草、飛鳥等)，粒子分離器的分離原理是通過合適的流道型面或葉柵建立慣性力場來達到分離外物的目的。粒子分離器的性能直接影響到渦軸發(fā)動機的使用壽命，因此，很有必要對渦軸發(fā)動機的粒子分離器進行進氣流道總壓損失試驗，以考核驗證粒子分離器的性能指標是否滿足設計要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種用于粒子分離器的氣動性能試驗方法及試驗裝置，以解決測試粒子分離器氣動性能的技術(shù)問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種氣動性能試驗方法，適用于粒子分離器的氣動性能測試，包括以下步驟:
在粒子分離器的主氣流流道及清除流流道內(nèi)模擬生成主氣流及清除流；測量粒子分離器的進氣道的進口截面總壓值Ptl ；分別調(diào)節(jié)粒子分離器的主氣流出口流量Ql及清除流出口流量Q2的大小，使得清除比SCR符合預設值，其中清除比SCR=Q2/Q1;測量粒子分離器的主氣流流道內(nèi)的出口截面總壓值Pt2;根據(jù)進氣總壓損失值ΛΡ的計算公式:AP=(Ptl-Pt2)/Ptl，計算得到粒子分離器的進氣總壓損失值Λ P，其中，Ptl為進氣道的進口截面總壓值，Pt2為主氣流流道的出口截面總壓值。進一步地，本發(fā)明氣動性能試驗方法通過調(diào)節(jié)粒子分離器的主氣流出口流量Ql及清除流出口流量Q2大小，在不同的主氣流出口流量Ql及清除比SCR的狀態(tài)下，測量粒子分離器的進氣總壓損失值Λ P。進一步地，本發(fā)明氣動性能試驗方法還包括在不同的主氣流出口流量Ql及清除比SCR的狀態(tài)下，測量粒子分離器的主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60的步驟，主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60的測量步驟包括:測量粒子分離器的主氣流出口截面平均靜壓:T及主氣流出口截面平均總壓
W2 ’根據(jù)公式q= T P~汁算得到粒子分離器的主氣流出口截面平均動壓q;
根據(jù)主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60的計算公式DC60=( P6Omn-Z^yq;計算得到粒子
分離器的主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60，其中，P6tlmin為主氣流流道的出口截面給定60°扇形的最小平均總壓。進一步地，本發(fā)明氣動性能試驗方法還包括繪制進氣總壓損失值ΛΡ、主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60與主氣流出口流量Ql及清除流出口流量Q2的關(guān)系曲線。進一步地，主氣流出口流量為2kg/s 15kg/s;清除比SCR為10%、12%、14%、16%、18%、20%或 22%。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種氣動性能試驗裝置，適用于粒子分離器的氣動性能測試，包括:進氣道、主氣流流道及清除流流道；主氣流流道及清除流流道均連接至進氣道，進入進氣道的氣流經(jīng)主氣流流道及清除流流道分成兩路流出；主氣流流道上設有用于測量主氣流流道上氣流壓力的旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)、用于測量流經(jīng)主氣流流道的氣流流量的第一流量測量裝置、用于調(diào)節(jié)主氣流流道上氣流流量的第一流量調(diào)節(jié)裝置、及用于在主氣流流道上生成抽吸作用力的第一抽氣風機；清除流流道上設有用于測量流經(jīng)清除流流道的氣流流量的第二流量測量裝置、用于調(diào)節(jié)清除流流道上氣流流量的第二流量調(diào)節(jié)裝置、及用于在清除流流道上生成抽吸作用力的第二抽氣風機；進氣道及清除流流道的內(nèi)壁在周向上均設有用于測量氣流壓力的壓力測量單元。進一步地，旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)包括設置在主氣流流道的內(nèi)壁上的旋轉(zhuǎn)測試圓盤，旋轉(zhuǎn)測試圓盤周向上固設有壓力測量單元，旋轉(zhuǎn)測試圓盤在主氣流流道內(nèi)壁的周向上可旋轉(zhuǎn)，進而帶動固設于旋轉(zhuǎn)測試圓盤 上的壓力測量單元旋轉(zhuǎn)。進一步地，壓力測量單元包括測量安裝座及設置在測量安裝座上的梳式壓力測量管，梳式壓力測量管垂直于內(nèi)壁并沿徑向延伸。進一步地，進氣道及清除流流道的內(nèi)壁在周向上均勻布置有多個壓力測量單元，且每個壓力測量單元上的梳式壓力測量管上間隔分布有多個壓力測量探針，梳式壓力測量管上的多個壓力測量探針在進氣道或者清除流流道內(nèi)壁的整個圓周方向上呈等環(huán)面間隔分布。進一步地，旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)包括在主氣流流道內(nèi)壁的的周向上沿主氣流流道內(nèi)主氣流流動方向垂直設置的多個靜壓測量孔。本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明氣動性能試驗方法，通過模擬生成主氣流及清除流，并分別測量進氣道的進口截面總壓值Ptl及主氣流流道內(nèi)的出口截面總壓值Pt2，從而可計算得出用于衡量粒子分離器的重要性能的進氣總壓損失值△ P，為評估粒子分離器的性能提供了量化手段，便于測試粒子分離器的性能是否符合發(fā)動機整機性能指標。2、本發(fā)明氣動性能試驗方法，通過調(diào)節(jié)粒子分離器的主氣流出口流量Ql及清除流出口流量Q2大小，在不同的主氣流出口流量Ql及清除比SCR的狀態(tài)下，測量粒子分離器的進氣總壓損失值ΛΡ及粒子分離器的主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60;進一步，還可根據(jù)相應的數(shù)據(jù)繪制進氣總壓損失值Λ P、主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60與主氣流出口流量Ql及清除流出口流量Q2的關(guān)系曲線，從而為粒子分離器的性能測試提供了詳盡的參數(shù)及直觀的關(guān)系曲線，便于全面的驗證粒子分離器的性能，以便得發(fā)動機整機性能達標。3、本發(fā)明氣動性能試驗裝置，通過設置進氣道、主氣流流道及清除流流道來模擬生成主氣流及清除流，且在進氣道及清除流流道的內(nèi)壁在周向上均設有用于測量氣流壓力的壓力測量單元，主氣流流道上設有用于測量主氣流流道上氣流壓力的旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)，實現(xiàn)了對進氣道的進口截面總壓值Pu、主氣流流道內(nèi)的出口截面總壓值Pt2等參數(shù)的測量，為后續(xù)的氣動性能測試提供了可靠的試驗手段，且試驗裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。


構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施 例氣動性能試驗裝置的原理示意圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例氣動性能試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明:1、進氣道；2、主氣流流道；3、第一流量測量裝置；4、第一流量調(diào)節(jié)裝置；5、第一抽氣風機；6、清除流流道；7、第二流量測量裝置；8、第二流量調(diào)節(jié)裝置；9、第二抽氣風機；10、旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)；110、旋轉(zhuǎn)測試圓盤；111、梳式壓力測量管；111a、測量探針；130、靜壓測量孔；11、整流罩；20、錐體；21、進氣錐；23、尾錐。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。參照圖1至圖2，本發(fā)明提供了一種氣動性能試驗裝置，適用于粒子分離器的氣動性能測試，該氣動性能試驗裝置包括:進氣道1、主氣流流道2及清除流流道6;主氣流流道2及清除流流道6均連接至進氣道1，沿圖1、圖2中箭頭所示方向進入進氣道I的氣流經(jīng)主氣流流道2及清除流流道6分成兩路流出。在本實施例中，參照圖2，內(nèi)部空心的整流罩11在其內(nèi)部設有錐體20，錐體20的軸向與整流罩11的軸線平行，且錐體20的中部大，兩端部分別為呈錐尖狀的進氣錐21及尾錐23;整流罩11的出口端靠近外徑側(cè)開有環(huán)形旁路出口以形成清除流流道6，整流罩11的進口端與進氣錐21配合形成環(huán)形的進氣道1，整流罩11的出口端與尾錐23配合形成環(huán)形的主氣流流道2。參照圖1，主氣流流道2上設有用于測量主氣流流道2上氣流壓力的旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)10、用于測量流經(jīng)主氣流流道2的氣流流量的第一流量測量裝置3、用于調(diào)節(jié)主氣流流道2上氣流流量的第一流量調(diào)節(jié)裝置4、及用于在主氣流流道2上生成抽吸作用力的第一抽氣風機5;清除流流道6上設有用于測量流經(jīng)清除流流道6的氣流流量的第二流量測量裝置7、用于調(diào)節(jié)清除流流道6上氣流流量的第二流量調(diào)節(jié)裝置8、及用于在清除流流道6上生成抽吸作用力的第二抽氣風機9;進氣道I及清除流流道6的內(nèi)壁在周向上均設有用于測量氣流壓力的壓力測量單元。分布在進氣道I上的壓力測量單元位于圖2中的1-1截面上，用于測量粒子分離器的進氣道的進口截面總壓值Pu;分布在清除流流道6上的壓力測量單元位于圖2中I I1-1I I截面上，用于測量清除流出口總壓Pt3;分布在主氣流流道2上的旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)10位于圖2中I 1-1 I截面，用于測量主氣流流道內(nèi)的出口截面總壓值Pt2。本發(fā)明氣動性能試驗裝置模擬生成進氣道1、主氣流流道2及清除流流道6，并可對進氣道的進口截面總壓值Ptl、主氣流流道內(nèi)的出口截面總壓值Pt2等參數(shù)的測量，為后續(xù)的氣動性能測試提供了可靠的試驗數(shù)據(jù)，且試驗裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。在本實施例中，參照圖3，旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)10包括設置在主氣流流道2的內(nèi)壁上的旋轉(zhuǎn)測試圓盤110，旋轉(zhuǎn)測試圓盤110周向上固設有壓力測量單元，旋轉(zhuǎn)測試圓盤110在主氣流流道2內(nèi)壁的周向上可旋轉(zhuǎn)，進而帶動固設于旋轉(zhuǎn)測試圓盤110上的壓力測量單元旋轉(zhuǎn)。在本實施例中，旋轉(zhuǎn)測試圓盤110的周向上均勻間隔分布有3個壓力測量單元(分別位于旋轉(zhuǎn)測量圓盤110的0°位、120°位及240°位)，每個壓力測量單元包括測量安裝座及設置在測量安裝座上的梳式壓力測量管111，梳式壓力測量管111垂直于內(nèi)壁并沿徑向延伸。每個梳式壓力測量管111上分布有5個測量探針111a。在進行壓力測量時，旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)10的旋轉(zhuǎn)測試圓盤110首先位于0°位置，測量一次流場，然后按順時針方向(沿著圖1及圖2中箭頭所示的進氣方向，順氣流看)轉(zhuǎn)動11次，每間隔10°測量一次出口流場壓力值，每次穩(wěn)定30秒。進行下一個狀態(tài)調(diào)節(jié)時，先將測試圓盤調(diào)回到0°位。優(yōu)選地，在主氣流流道2內(nèi)壁的周向上沿主氣流流道2內(nèi)主氣流流動方向垂直設置多個靜壓測量孔130。在本實施例中，主氣流流道2內(nèi)壁的周向上均勻分布有3個靜壓測量孔130，如圖3所示，靜壓測量孔130分別位于旋轉(zhuǎn)測量圓盤110的60°位、180。位及300。位，靜壓測量孔130的孔
徑為φ20η 。靜壓測量孔130與氣流流向垂直，用于測量主氣流出口截面平均靜圧在本實施例中，進氣道I及清除流流道6的內(nèi)壁在周向上均勻布置有多個壓力測量單元，該壓力測量單元與設置在旋轉(zhuǎn)測試圓盤110上的壓力測量單元結(jié)構(gòu)一樣，均包括測量安裝座及設置在測量安裝座上的梳式壓力測量管111，且每個壓力測量單元上的梳式壓力測量管111上間隔分布有多個壓力測量探針111a，梳式壓力測量管111上的多個壓力測量探針I(yè)lla在進氣道I或者清除流流道6內(nèi)壁的整個圓周方向上按等環(huán)面間隔分別。在具體實施例中，測量 單元的數(shù)量可根據(jù)試驗需要進行相應設置。本發(fā)明還提供了一種氣動性能試驗方法，適用于粒子分離器的氣動性能測試，包括以下步驟:在粒子分離器的主氣流流道及清除流流道內(nèi)模擬生成主氣流及清除流；測量粒子分離器的進氣道的進口截面總壓值Ptl ；分別調(diào)節(jié)粒子分離器的主氣流出口流量Ql及清除流出口流量Q2的大小，使得清除比SCR符合預設值，其中清除比SCR=Q2/Q1;測量粒子分離器的主氣流流道內(nèi)的出口截面總壓值Pt2;根據(jù)進氣總壓損失值ΛΡ的計算公式:AP=(Ptl-Pt2)/Ptl，計算得到粒子分離器的進氣總壓損失值Λ P，其中，Ptl為進氣道的進口截面總壓值，Pt2為主氣流流道的出口截面總壓值。較佳地，本發(fā)明氣動性能試驗方法通過調(diào)節(jié)粒子分離器的主氣流出口流量Ql及清除流出口流量Q2大小，在不同的主氣流出口流量Ql及清除比SCR的狀態(tài)下，測量粒子分離器的進氣總壓損失值ΛΡ。其中，主氣流出口流量Ql可通過第一流量調(diào)節(jié)裝置4進行調(diào)節(jié)，清除流出口流量Q2可通過第二流量調(diào)節(jié)裝置8進行調(diào)節(jié)，主氣流出口流量Ql可通過第一流量測量裝置3測量流量大小，清除流出口流量Q2可通過第二流量測量裝置7測量流量大小，通過調(diào)節(jié)及測量主氣流出口流量Ql及清除流流量Q2，可在不同的主氣流出口流量Ql及清除比SCR的狀態(tài)下，測量粒子分離器的進氣總壓損失值ΛΡ。較佳地，本發(fā)明氣動性能試驗方法還包括在不同的主氣流出口流量Ql及清除比SCR的狀態(tài)下，測量粒子分離器的主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60的步驟，主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60的測量步驟包括:測量粒子分離器的主氣流出口截面平均靜壓廠及主氣流出口截面平均總壓
W2 ;根據(jù)公式q= F - &計算得到粒子分離器的主氣流出口截面平均動壓q;根據(jù)主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60的計算公式:DC60=(P6tom-€)/q;計算得到粒
子分離器的主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60，其中，P6tlmin為主氣流流道的出口截面給定60°扇形的最小平均總壓，可通過旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)10測量計算得出。其中，總壓是指氣流等熵地滯止到速度為零時的壓強；靜壓是指流體在流動時產(chǎn)生的垂直于流體運動方向的壓力。為了更好的顯示各參數(shù)之間的關(guān)系，本發(fā)明氣動性能試驗方法還包括繪制進氣總壓損失值Λ P、主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60與主氣流出口流量Ql及清除流出口流量Q2的關(guān)系曲線。在本實施例中，主氣流出口流量為2kg/s 15kg/s;清除比SCR為10%、12%、14%、16%、18%、20%或22%。本實施例試驗方法中氣動性能試驗狀態(tài)表如下:
權(quán)利要求
1.一種氣動性能試驗方法，適用于粒子分離器的氣動性能測試，其特征在于，包括以下步驟: 在所述粒子分離器的主氣流流道及清除流流道內(nèi)模擬生成主氣流及清除流； 測量所述粒子分離器的進氣道的進口截面總壓值Ptl; 分別調(diào)節(jié)所述粒子分離器的主氣流出口流量Ql及清除流出口流量Q2的大小，使得清除比SCR符合預設值，其中所述清除比SCR=Q2/Q1; 測量所述粒子分離器的所述主氣流流道內(nèi)的出口截面總壓值Pt2; 根據(jù)進氣總壓損失值Λ P的計算公式:Λ P= (Ptl-Pt2)/Ptl，計算得到所述粒子分離器的進氣總壓損失值Λ P，其中，Ptl為進氣道的進口截面總壓值，Pt2為主氣流流道的出口截面總壓值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動性能試驗方法，其特征在于， 通過調(diào)節(jié)所述粒子分離器的所述主氣流出口流量Ql及所述清除流出口流量Q2大小，在不同的所述主氣流出口流量Ql及所述清除比SCR的狀態(tài)下，測量所述粒子分離器的所述進氣總壓損失值Λ P。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣動性能試驗方法，其特征在于， 還包括在不同的所述主氣流出口流最Ql及所述清除比SCR的狀態(tài)下，測量所述粒子分離器的主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60的步驟，所述主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60的測量步驟包括: 測量所述粒子分離器的·主氣流出口截面平均靜Ji ~及主氣流出口截面平均總壓Ρα: 根據(jù)公式q= Γ - 計算得到所述粒子分離器的主氣流出口截面嚴均動壓q; 根據(jù)所述主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60的計算公式:DC60=( P60min-T72 )/q；計算得到所述粒子分離器的所述主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60，其中，P60fflin為所述主氣流流道的出口截面給定60°扇形的最小平均總壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣動性能試驗方法，其特征在于， 還包括繪制所述進氣總壓損失值Λ P、所述主氣流出口壓力畸變指數(shù)DC60與所述主氣流出口流量Ql及所述清除流出口流量Q2的關(guān)系曲線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的氣動性能試驗方法，其特征在于， 所述主氣流出口流量為2kg/s 15kg/s;所述清除比SCR為10%、12%、14%、16%、18%、20% 或 22%。
6.一種氣動性能試驗裝置，適用于粒子分離器的氣動性能測試，其特征在于，包括進氣道(I)、主氣流流道(2)及清除流流道(6); 所述主氣流流道(2)及所述清除流流道(6)均連接至所述進氣道(I)，進入所述進氣道(I)的氣流經(jīng)所述主氣流流道(2)及所述清除流流道(6)分成兩路流出； 所述主氣流流道(2)上設有用于測量所述主氣流流道(2)上氣流壓力的旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)(10)、用于測量流經(jīng)所述主氣流流道(2)的氣流流量的第一流量測量裝置(3)、用于調(diào)節(jié)所述主氣流流道(2)上氣流流量的第一流量調(diào)節(jié)裝置(4)、及用于在所述主氣流流道(2)上生成抽吸作用力的第一抽氣風機(5); 所述清除流流道(6)上設有用于測量流經(jīng)所述清除流流道(6)的氣流流最的第二流量測量裝置(7)、用于調(diào)節(jié)所述清除流流道(6)上氣流流量的第二流量調(diào)節(jié)裝置(8)、及用于在所述清除流流道(6)上生成抽吸作用力的第二抽氣風機(9); 所述進氣道(I)及所述清除流流道(6)的內(nèi)壁在周向上均設有用于測量氣流壓力的壓力測量單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣動性能試驗裝置，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)(10)包括設置在所述主氣流流道(2)的內(nèi)壁上的旋轉(zhuǎn)測試圓盤(110)，所述旋轉(zhuǎn)測試圓盤(110)周向上固設有壓力測量單元，所述旋轉(zhuǎn)測試圓盤(110)在所述主氣流流道(2)內(nèi)壁的周向上可旋轉(zhuǎn)，進而帶動固設于所述旋轉(zhuǎn)測試圓盤(110)上的所述壓力測量單元旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣動性能試驗裝置，其特征在于， 所述壓力測量單元包括測量安裝座及設置在所述測量安裝座上的梳式壓力測量管(111)，所述梳式壓力測量管(111)垂直于所述內(nèi)壁并沿徑向延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣動性能試驗裝置，其特征在于， 所述進氣道(I)及所述清除流流道(6)的內(nèi)壁在周向上均勻布置有多個所述壓力測量單元，且每個所述壓力測量單元上的所述梳式壓力測量管(111)上間隔分布有多個壓力測量探針(111a)，所述梳式壓力測量管(111)上的多個所述壓力測量探針(Illa)在所述進氣道(I)或者所述清除流流道出)內(nèi)壁的整個圓周方向上呈等環(huán)面間隔分布。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣動性能試驗裝置，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)測量機構(gòu)(10)包括在所述主氣流流道(2)內(nèi)壁的周向上沿所述主氣流流道(2)內(nèi)主氣流流動方向垂直設置的多個靜壓測量孔(130)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣動性能試驗方法及試驗裝置，該方法包括在所述粒子分離器的主氣流流道及清除流流道內(nèi)模擬生成主氣流及清除流；測量所述粒子分離器的進氣道的進口截面總壓值Pt1；分別調(diào)節(jié)所述粒子分離器的主氣流出口流量Q1及清除流出口流量Q2的大小，使得清除比SCR符合預設值，其中所述清除比SCR=Q2/Ql；測量所述粒子分離器的所述主氣流流道內(nèi)的出口截面總壓值Pt2；計算進氣總壓損失值ΔP。該裝置包括進氣道、主氣流流道及清除流流道；及設置在流道上的抽氣風機及壓力測量、流量測量、流量調(diào)節(jié)單元。本發(fā)明方法及裝置為評估粒子分離器的性能提供了量化手段，便于測試粒子分離器的性能是否符合發(fā)動機整機性能指標。
文檔編號G01M9/06GK103234730SQ201310188759
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月20日
發(fā)明者陳冰, 馮為, 劉龍初 申請人:中國航空動力機械研究所