一种瞬态可调组合畸变发生装置

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种瞬态可调组合畸变发生装置。

背景技术

进气畸变对于航空发动机/燃气轮机性能有着重要影响。而随着机身/发动机一体化的发展，发动机在复杂、剧烈的非均匀进气条件下的可操作性将面临越来越高的要求；另一方面，重型燃气轮机的进气道由于空间、滤网等的要求有时需要采取侧向进气的方式。这些需求使得对于旋流畸变及其变化的研究的重要性逐渐凸显。同时，在压气机进口的畸变流场中，旋流畸变并非单独存在，而是伴随着总压畸变、总温畸变等畸变形式。在进气畸变的研究中通过不同形式的畸变发生装置来模拟不同的进气畸变条件，并分析发动机/燃气轮机对摄入的非均匀流动的响应是一种普遍的方法。

现有的总压畸变发生装置和旋流畸变发生装置模拟的总压畸变和旋流畸变多是解耦的，无法精确模拟在真实进气条件下进气道产生的总压畸变和旋流畸变的耦合，从而影响分析研究的准确性。同时，相关的畸变发生装置多只针对单一的流场进行模拟，存在畸变调节不便、流场还原不够准确等问题，对实验研究的准确性和成本带来了一定限制。

因此，现有技术中存在着：无法精确模拟在真实进气条件下进气道产生的总压畸变和旋流畸变的耦合，影响分析研究的准确性；现有畸变发生装置多只针对单一的流场进行模拟，存在畸变调节不便、流场还原不够准确等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种瞬态可调组合畸变发生装置，解决现有技术中无法精确模拟在真实进气条件下进气道产生的总压畸变和旋流畸变的耦合、畸变调节不便、流场还原不够准确的技术问题。

本发明提供了一种瞬态可调组合畸变发生装置，所述装置包括：机匣，所述机匣包括总压段机匣和旋流段机匣，所述总压段机匣与所述旋流段机匣外周分别固定有法兰框架，所述总压段机匣和所述旋流段机匣通过所述法兰框架的固定孔同轴固定连接；

总压畸变发生装置，所述总压畸变发生装置包括筛网组件，所述筛网组件与所述总压段机匣内壁固定连接，所述筛网组件包括粗网支撑筛和细网畸变筛，所述细网畸变筛覆盖于所述粗网支撑筛上；

旋流畸变发生装置，所述旋流畸变发生装置包括固定叶片、可调叶片和叶片角度调节机构，所述固定叶片与所述旋流段机匣内壁固定连接，所述可调叶片通过叶片角度调节机构与所述旋流段机匣内壁转动连接，所述叶片角度调节机构与所述旋流段机匣外壁转动连接。

进一步的，所述细网畸变筛至少包括两层，多层所述细网畸变筛叠加覆盖于所述粗网支撑筛的上半部分。

进一步的，所述细网畸变筛的叠加层数不超过四层。

进一步的，所述固定叶片包括多个，多个所述固定叶片分别与所述旋流段机匣内部的多个支撑圆环固定连接，其中，多个所述固定叶片沿机匣的径向对称分布，多个所述支撑圆环沿机匣的径向对称分布。

进一步的，所述叶片角度调节机构包括：

传动杆，所述传动杆穿过所述旋流段机匣外壁与所述可调叶片螺纹连接，所述传动杆与所述旋流段机匣外壁连接处设有限位片；

电机，所述电机的输出端与所述传动杆固定连接；

电机固定座，所述电机固定座包括连接部和固定部，所述连接部与所述电机固定连接，所述固定部与所述旋流段机匣外壁固定连接。

进一步的，所述固定叶片相对于机匣轴线的初始安装角度为5°，所述可调叶片相对于机匣轴线的初始安装角度为0°。

进一步的，所述固定叶片和所述可调叶片均为C-4叶型。

与现有技术相比，本发明采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明提供一种瞬态可调组合畸变发生装置，包括总压畸变发生装置、旋流畸变发生装置以及法兰框架，通过将总压畸变装置和旋流畸变装置进行组合，模拟压气机进口总压畸变和旋流畸变，从而能够更为精确地再现耦合的总压畸变和旋流畸变流场，同时通过设置叶片调节机构，能够产生不同的稳态、瞬态畸变流场，以开展复杂进气条件下的发动机/燃气轮机实验，降低实验成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种瞬态可调组合畸变发生装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的总压畸变发生装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的旋流畸变发生装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的叶片角度调节机构的结构示意图。

图中附图标记：1、粗网支撑筛；2、细网畸变筛；3、机匣；31、总压段机匣；32、旋流段机匣；4、支撑圆环；5、固定叶片；6、可调叶片；7、传动杆；8、电机；9、电机固定座；10、限位片；11、法兰框架；12、平键。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供一种瞬态可调组合畸变发生装置，包括总压畸变发生装置、旋流畸变发生装置以及法兰框架，通过将总压畸变装置和旋流畸变装置进行组合，模拟压气机进口总压畸变和旋流畸变，从而能够更为精确地再现耦合的总压畸变和旋流畸变流场，同时通过设置叶片调节机构，能够产生不同的稳态、瞬态畸变流场，以开展复杂进气条件下的发动机/燃气轮机实验，降低实验成本。

如图1所示，本发明实施例提供了一种瞬态可调组合畸变发生装置，包括：

机匣3，所述机匣3包括总压段机匣31和旋流段机匣32，所述总压段机匣31和所述旋流段机匣32外周分别固定有法兰框架11，所述总压段机匣31和所述旋流段机匣32通过所述法兰框架11的固定孔同轴固定连接；

具体而言，如图1、图2和图3所示，所述一种瞬态可调组合畸变发生装置包括机匣3、总压畸变发生装置和旋流畸变发生装置，其中，总压畸变发生装置设置于总压段机匣31内部，旋流畸变发生装置设置于旋流段机匣32内部。总压段机匣31和旋流段机匣32外周分别固定有法兰框架11，总压段机匣31和旋流段机匣32通过法兰框架11上的固定孔同轴固定连接，法兰框架11上的安装孔用以固定总压畸变发生装置和旋流畸变发生装置，并提供与进气管道的连接。

总压畸变发生装置，所述总压畸变发生装置包括筛网组件，所述筛网组件与所述总压段机匣31内壁固定连接，所述筛网组件包括粗网支撑筛1和细网畸变筛2，所述细网畸变筛2覆盖于所述粗网支撑筛1上；

具体而言，总压畸变发生装置的结构示意图如图2所示，包括粗网支撑筛1和细网畸变筛2。机匣3呈圆筒状，粗网支撑筛1适应机匣3内部形状结构，粗网支撑筛1覆盖整个机匣3的圆形截面，设置于总压段机匣31内部，粗网支撑筛1孔隙率高、丝径大，目的是起支撑作用，允许附着点局部化，以针对所需畸变场附着不同的细网。细网畸变筛2包括孔隙率相对较低的产生畸变损失的多层筛网，且多层所述细网畸变筛2叠加覆盖于粗网支撑筛1的上半部分，优选的，细网畸变筛2根据总压畸变的梯度变化覆盖不超过四层，可将持续变化的总压畸变剖面离散，以产生近似的所需总压畸变流场。具体实施时，粗网支撑筛1和细网畸变筛2可进行更换，通过更换细网畸变筛2，可以实现更多不同畸变形式和强度下的实验研究，有利于降低成本、提高效率。

旋流畸变发生装置，所述旋流畸变发生装置包括固定叶片5、可调叶片6和叶片角度调节机构，所述固定叶片5与所述旋流段机匣32内壁固定连接，所述可调叶片6通过叶片角度调节机构与所述旋流段机匣32内壁转动连接，所述叶片角度调节机构与所述旋流段机匣32外壁转动连接，所述固定叶片5和所述可调叶片6均为C-4叶型。

具体而言，旋流畸变发生装置的结构示意图如图3所示，旋流畸变发生装置，包括旋流段机匣32、支撑圆环4、固定叶片5、可调叶片6以及叶片角度调节机构。旋流段机匣32为圆筒状，其内部焊接有支撑圆环4和固定叶片5，所述支撑圆环4和固定叶片5有多个，多个固定叶片5分别与旋流段机匣32内部的多个支撑圆环4固定连接，多个固定叶片5和多个支撑圆环4均分别沿机匣3的径向对称分布。所述支撑圆环4配合机匣3起到支撑固定叶片5的作用，多个支撑圆环4通过相互间的固定叶片5连接。优选的，本申请实施例中，支撑圆环4有四个，固定叶片5有十六个，整体呈对称分布。支撑圆环4配合机匣3起到支撑固定叶片5的作用，机匣3和支撑圆环4之间通过相互间的八个固定叶片5连接，同时四个支撑圆环4间也通过八个固定叶片5连接；固定叶片5的位置由所需旋流畸变流场决定。

进一步的，旋流畸变发生装置还包括可调叶片6以及叶片角度调节机构，优选的，本实施例中可调叶片6有四个，每个都对应有叶片角度调节机构，可调叶片6沿机匣3径向整体呈对称分布。如图3和图4所示，叶片角度调节机构包括：传动杆7，所述传动杆7穿过所述旋流段机匣32外壁与所述可调叶片6螺纹连接，所述传动杆7与所述旋流段机匣32外壁连接处设有限位片10；电机8，所述电机8的输出端与所述传动杆7固定连接；电机固定座9，所述电机固定座9包括连接部和固定部，所述连接部与所述电机8固定连接，所述固定部与所述旋流段机匣32外壁固定连接。

具体而言，叶片角度调节机构通过传动杆7下端套筒螺母与可调叶片6连接，电机8通过螺纹孔与螺栓固定在电机固定座9上，电机8通过平键12驱动传动杆7带动可调叶片6转动，电机8固定座焊接在机匣3上，限位片10用于将叶片角度调节机构与机匣3的相对位置固定；通过电机8实现叶片安装角可调，并可在试验后进行叶片的拆卸和更换。优选的，固定叶片5相对于机匣3轴线的初始安装角度为5°，可调叶片6相对于机匣3轴线的初始安装角度为0°，可根据实验条件通过叶片角度调节机构发生一定角度转动，实现旋流畸变强度的稳态和瞬态调节。

综上所述，本申请实施例中所提供的一种瞬态可调组合畸变发生装置，与现有技术相比所能够实现的技术效果至少包括：

1、将总压畸变发生装置和旋流畸变发生装置相组合，模拟出与实际更为贴近的畸变流场，既可实现单独模拟，也能够耦合模拟，有利于开展更为精确的模拟实验；

2、通过旋流畸变发生装置的叶片角度调节机构可实现可调叶片角度的连续变化，以实现对旋流畸变的稳态和瞬态调节。同时通过更换畸变网和可调叶片可以实现更多不同畸变形式和强度下的实验研究，有利于降低成本、提高效率；

3、对于固定的总压畸变网和旋流畸变叶片，可用于不同的进气条件下的进气道出口流场研究。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。