專利名稱:一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)精細(xì)檢測(cè)技術(shù)，涉及一種高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)精細(xì)檢測(cè)裝置。所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)檢測(cè)裝置包括高頻動(dòng)態(tài)孔、高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器、熱電偶、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中，高頻動(dòng)態(tài)孔設(shè)置在待測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械外殼上，高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器和熱電偶并列豎直安裝在高頻動(dòng)態(tài)孔內(nèi)，并均與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，該高頻動(dòng)態(tài)孔的頻率響應(yīng)不低于400kHz。本實(shí)用新型不僅能測(cè)量壓力、溫度，還能間接計(jì)算葉尖的速度值，并通過分布式多點(diǎn)連續(xù)測(cè)量，就能獲得葉尖流動(dòng)隨旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)演變，掌握其發(fā)展的規(guī)律，為設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。
【專利說明】一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)檢測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)精細(xì)檢測(cè)技術(shù)，涉及一種高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)精細(xì)檢測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中由于氣體的粘性、葉片的彎扭、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)、葉尖徑向間隙泄漏流等因素的存在及相互影響，使得轉(zhuǎn)子葉尖流動(dòng)表現(xiàn)為極其復(fù)雜的強(qiáng)三維性和非定常性。用理論分析的方法研宄這種不穩(wěn)定的三維粘性流動(dòng)，把握發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子通道內(nèi)氣流的流動(dòng)規(guī)律，關(guān)鍵在于體現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉尖真實(shí)流動(dòng)的數(shù)學(xué)物理模型，而數(shù)理模型最終來自試驗(yàn)數(shù)據(jù)。只有通過試驗(yàn)，詳細(xì)測(cè)量轉(zhuǎn)子葉尖的流場(chǎng)，才能真正認(rèn)識(shí)高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流動(dòng)機(jī)理，找到造成流動(dòng)損失、流動(dòng)不穩(wěn)定及噪聲的主要原因，才能采取相應(yīng)的有效措施，提高旋轉(zhuǎn)機(jī)械性能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是:提供了一種能快速獲取高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流動(dòng)狀況，測(cè)量精度高，頻率響應(yīng)快的流場(chǎng)精細(xì)檢測(cè)裝置。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)檢測(cè)裝置，其包括頻率響應(yīng)不低于400kHz的高頻動(dòng)態(tài)孔、高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器、熱電偶、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中，高頻動(dòng)態(tài)孔設(shè)置在待測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械外殼上，高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器和熱電偶并列豎直安裝在高頻動(dòng)態(tài)孔內(nèi)，并均與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，測(cè)量口直徑d為0.5?1.2mm，高頻動(dòng)態(tài)孔內(nèi)部直徑D為5?10mm，高頻動(dòng)態(tài)孔底部壓力緩沖角度w為90°?150°。
[0005]該高頻動(dòng)態(tài)孔的安裝底部到測(cè)量口的距離為測(cè)量口直徑的2.8?3.2倍。
[0006]所述高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器和熱電偶粘接在高頻動(dòng)態(tài)孔內(nèi)壁，且高頻動(dòng)態(tài)孔內(nèi)壁與高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器和熱電偶之間的縫隙由粘接劑密封。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)精細(xì)檢測(cè)裝置的測(cè)量溫度高達(dá)270°C，測(cè)量壓力精度優(yōu)于0.2%，數(shù)采系統(tǒng)采樣率高達(dá)IMHz ;該裝置能為高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)精細(xì)測(cè)量提供一種全新的測(cè)試技術(shù)，能為高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子葉片葉型設(shè)計(jì)、外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力精確數(shù)據(jù)。同時(shí)，該技術(shù)在其他一些特殊的流場(chǎng)精細(xì)檢測(cè)領(lǐng)域也具有重要推廣應(yīng)用價(jià)值和參考意義。
[0008]不僅能測(cè)量壓力、溫度，還能間接計(jì)算葉尖的速度值。通過分布式多點(diǎn)連續(xù)測(cè)量，就能獲得葉尖流動(dòng)隨旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)演變，掌握其發(fā)展的規(guī)律，為設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。

【附圖說明】

[0009]圖1本實(shí)用新型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)精細(xì)檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖2標(biāo)準(zhǔn)外殼開孔結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3分布式測(cè)量不意圖。
[0012]其中:1-高頻動(dòng)態(tài)壓力孔、2-高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器、3-熱電偶、4-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、η-精細(xì)檢測(cè)裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0014]圖1是實(shí)用新型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)精細(xì)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí)用高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)精細(xì)檢測(cè)裝置包括前端高頻動(dòng)態(tài)壓力孔設(shè)計(jì)、高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器、熱電偶、高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。首先，在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖對(duì)應(yīng)位置的外殼上設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的高頻動(dòng)態(tài)壓力孔，孔的結(jié)構(gòu)采用特殊設(shè)計(jì)，達(dá)到高頻響應(yīng)的效果；然后將高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器和熱電偶通過膠黏的方式安裝在壓力孔上，通過硅橡膠粘接，既能有效保證機(jī)匣密封效果，又能保證壓力傳感器和熱電偶安裝可靠，且能保證耐溫需求；最后連接數(shù)據(jù)線，動(dòng)態(tài)壓力和溫度信號(hào)進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)脈動(dòng)壓力、動(dòng)態(tài)溫度信號(hào)進(jìn)行高速采集，可以通過數(shù)據(jù)處理計(jì)算轉(zhuǎn)子葉尖動(dòng)態(tài)速度。
[0015]各部分功能與技術(shù)指標(biāo)如下:
[0016]前端開孔結(jié)構(gòu)
[0017]前端開孔結(jié)構(gòu)形式經(jīng)過特殊模塊化設(shè)計(jì)，其中，測(cè)量口直徑d為0.5?1.2_，高頻動(dòng)態(tài)孔內(nèi)部直徑D為5?10mm，高頻動(dòng)態(tài)孔底部壓力緩沖角度w為90°?150°。另外，該高頻動(dòng)態(tài)孔的安裝底部到測(cè)量口的距離為測(cè)量口直徑的2.8?3.2倍。因此能夠很好地滿足高頻壓力傳輸要求，既能保證動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量精度，又不產(chǎn)生氣流彎曲，具有不影響旋轉(zhuǎn)機(jī)械內(nèi)流場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過激波管試驗(yàn)和理論計(jì)算，頻率響應(yīng)高達(dá)400kHz。
[0018]高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器
[0019]高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器用于測(cè)量開孔處壓力脈動(dòng)，頻率響應(yīng)高達(dá)450kHz，耐溫高，精度高，尺寸小。
[0020]熱電偶
[0021]熱電偶采用壓制工藝的熱電偶絲，能夠?qū)囟冗M(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量。
[0022]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
[0023]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于高速采集動(dòng)態(tài)壓力傳感器、小慣性熱電偶的動(dòng)態(tài)溫度值。因此，可采用常規(guī)的高精度多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，誤差小于0.2%。根據(jù)高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)態(tài)測(cè)量的需求，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的單通道采樣率不低于1MHz，通道數(shù)不少于16通道。
[0024]高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)精細(xì)測(cè)量的原理是直接測(cè)量葉尖脈動(dòng)壓力和動(dòng)態(tài)溫度，進(jìn)而直接計(jì)算該點(diǎn)的速度值，在傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了動(dòng)態(tài)溫度指標(biāo)，獲取了測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)溫度信息，能精確捕獲葉尖瞬態(tài)流動(dòng)狀況，為旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片葉型設(shè)計(jì)和外殼設(shè)計(jì)提供精確的數(shù)據(jù)支持。
[0025]另外，該裝置還可以實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量，如圖3所示。將多個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)檢測(cè)裝置安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)械外殼上，可以沿軸向或弦向布置，也可以分為一列或多列布置，從而對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)狀況進(jìn)行精細(xì)測(cè)量。
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)檢測(cè)裝置，其特征在于:包括頻率響應(yīng)不低于400kHz的高頻動(dòng)態(tài)孔、高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器、熱電偶、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中，高頻動(dòng)態(tài)孔設(shè)置在待測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械外殼上，高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器和熱電偶并列豎直安裝在高頻動(dòng)態(tài)孔內(nèi)，并均與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，測(cè)量口直徑d為0.5?1.2_，高頻動(dòng)態(tài)孔內(nèi)部直徑D為5?10_，高頻動(dòng)態(tài)孔底部壓力緩沖角度w為90°?150°。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)檢測(cè)裝置，其特征在于:該高頻動(dòng)態(tài)孔的安裝底部到測(cè)量口的距離為測(cè)量口直徑的2.8?3.2倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉尖流場(chǎng)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器和熱電偶粘接在高頻動(dòng)態(tài)孔內(nèi)壁，且高頻動(dòng)態(tài)孔內(nèi)壁與高頻動(dòng)態(tài)壓力傳感器和熱電偶之間的縫隙由粘接劑密封。
【文檔編號(hào)】G01M9-06GK204301960SQ201420413746
【發(fā)明者】劉先富, 熊兵, 何毅娜 [申請(qǐng)人]中國(guó)燃?xì)鉁u輪研究院