本技术涉及航空发动机零部件工况模拟,具体地,涉及一种产生非均匀高温气流的热斑试验结构。
背景技术:
1、航空发动机燃烧室出口高温燃气流的流场沿径向和周向分布都存在着明显的温度不均性,其局部的最高温度可达到最低温度的两倍左右,这种局部的高温气流被称为热斑。热斑进入涡轮叶栅后,冷热气流具有不同的迁移路径,会导致涡轮叶片表面出现局部高温区,热气流容易堆积在动叶压力面上产生局部过热,增加叶身热应力,严重时还会出现叶片局部烧蚀。
2、为了提高涡轮叶片的使用效果和服役寿命,需要模拟高温燃气对涡轮叶片产生的热斑效应。准确的模拟涡轮叶片所面临的高温燃气热斑工况,对优化和改善涡轮叶片具有非常重大的意义。
3、公开号为cn113740370a的专利公开一种工作叶片的热斑模拟装置和方法,模拟装置包括导向叶片涡轮盘,导向叶片设置于导向叶片涡轮盘的边缘;工作叶片设置于导向叶片一侧;高温通道设置于导向叶片远离工作叶片的一侧,一端对准导向叶片,用于传输高温气流;低温通道设置于导向叶片远离工作叶片的一侧,一端对准导向叶片,用于传输低温气流;旋转组件与导向叶片涡轮盘的中心连接,用于旋转导向叶片涡轮盘;离心力加载装置用于对工作叶片加载离心力。该热斑模拟装置模拟工作叶片的服役环境,并通过调整高温气流和低温气流流量和温度来调整工作叶片的热斑温度比和热斑压力比,为涡轮流道中热斑迁移及在工作叶片上的聚集规律提供重要的实验依据。
4、上述专利对叶片热斑进行模拟,但其是通过叶片涡轮盘旋转带动导向叶片旋转,将高温通道和低温通道的高温气流和低温气流进行复合,这些复合气流冲击到工作叶片上产生热斑完成热斑模拟。众所周知,航空发动机燃烧室出来的高温燃气的流向并非如该专利中的高温通道、低温通道般规律,在冲击叶片时也不可能如该专利中导向叶片旋转所产生的流向一般,因此,该专利无法体现对涡轮叶片热斑的全面模拟。
技术实现思路
1、本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术的缺陷,提供一种几乎贴合实际工况的产生非均匀高温气流的热斑试验结构。
2、本实用新型的目的通过以下技术方案实现:
3、一种产生非均匀高温气流的热斑试验结构,包括具有内腔的罩体和设于罩体上的热斑发生器,所述罩体内腔长度方向供高温气流通过,所述热斑发生器包括在内腔壁面上设置的高温气管道,所述内腔壁面开设通孔供高温气管道贯穿,所述高温气管道用于往内腔通入和高温气流温度不同的气流以使试验件产生热斑。
4、进一步地,所述内腔壁面上设置有多个高温气管道,每个高温气管道中通入的气流温度不同。
5、更进一步地,所述高温气管道可沿内腔壁面通孔移动,至少一个高温气管道在内腔内的可移动长度为0~25mm。
6、再进一步地,至少一个高温气管道在内腔内的可移动长度为0~140mm。
7、与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
8、本试验结构通过往高温气管道中通入比内腔内主气流温度更高的高温气,高温气和主气流(即高温气流)自由混杂后,使气流温度产生不均匀的变化去冲击涡轮叶片;此外,设置多个高温气管道,提供多种不同温度的高温气同时通入内腔和主气流混杂,进一步实现真实模拟热斑工况的目的;
9、将各高温气管道设置为在内腔壁面具有进退移动距离,实现在多个位置调节热斑高度以模拟带不同温度梯度的非均匀温度场气流,无限还原复杂的实际气流燃烧状态。
1.一种产生非均匀高温气流的热斑试验结构,其特征在于,包括具有内腔的罩体和设于罩体上的热斑发生器,所述罩体内腔长度方向供高温气流通过,所述热斑发生器包括在内腔壁面上设置的高温气管道,所述内腔壁面开设通孔供高温气管道贯穿,所述高温气管道用于往内腔通入和高温气流温度不同的气流以使试验件产生热斑。
2.根据权利要求1所述的产生非均匀高温气流的热斑试验结构,其特征在于,所述内腔壁面上设置有多个高温气管道,每个高温气管道中通入的气流温度不同。
3.根据权利要求2所述的产生非均匀高温气流的热斑试验结构,其特征在于,所述高温气管道可沿内腔壁面通孔移动,至少一个高温气管道在内腔内的可移动长度为0~25mm。
4.根据权利要求3所述的产生非均匀高温气流的热斑试验结构,其特征在于,至少一个高温气管道在内腔内的可移动长度为0~140mm。
5.根据权利要求2所述的产生非均匀高温气流的热斑试验结构,其特征在于,多个高温气管道在内腔横截面方向分布在同一平面。
6.根据权利要求1或3所述的产生非均匀高温气流的热斑试验结构,其特征在于,所述热斑发生器还包括对所述高温气管道在通孔处进行位置锁定的锁紧结构,所述锁紧结构贴合罩体外壁设置。
7.根据权利要求6所述的产生非均匀高温气流的热斑试验结构,其特征在于,所述锁紧结构包括紧固件,所述紧固件具有内孔,所述紧固件内孔套设在高温气管道外周。
8.根据权利要求7所述的产生非均匀高温气流的热斑试验结构,其特征在于,所述紧固件径向开设螺纹孔,螺纹孔连通紧固件外周和内孔,螺纹孔内旋入螺钉与高温气管道抵接。
9.根据权利要求8所述的产生非均匀高温气流的热斑试验结构,其特征在于,所述紧固件轴向端面上还设有凸台,所述凸台嵌入内腔壁面通孔,凸台套设在高温气管道外周。
10.根据权利要求6所述的产生非均匀高温气流的热斑试验结构,其特征在于,所述锁紧结构还包括夹设在锁紧结构和罩体外壁之间的密封垫。
