一種渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式修正系數(shù)確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空發(fā)動機渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱試驗領(lǐng)域，具體涉及一種渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式修正系數(shù)確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在合理的熱力循環(huán)參數(shù)匹配下，提高壓氣機增壓比和渦輪進口溫度，是調(diào)高燃氣渦輪發(fā)動機性能，特別是推重比的主要措施，其中，渦輪葉片和渦輪盤的換熱問題直接關(guān)系到發(fā)動機的效率、可靠性和壽命。
[0003]目前國內(nèi)已有的旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱試驗轉(zhuǎn)速較低，且旋轉(zhuǎn)盤腔結(jié)構(gòu)簡單，僅進行原理研究，難以模擬航空發(fā)動機高轉(zhuǎn)速、高溫、大流量的實際狀態(tài)，因此這些原理性試驗中得到的換熱準(zhǔn)則公式推廣到發(fā)動機實際狀態(tài)存在超范圍使用和不適用的問題，需要一種利用航空發(fā)動機真實工作狀態(tài)真實渦輪結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)盤腔試驗結(jié)果確定已有換熱準(zhǔn)則公式修正系數(shù)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式修正系數(shù)確定方法，應(yīng)用于航空發(fā)動機渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱試驗領(lǐng)域，也適用于其他透平機械試驗領(lǐng)域，該方法主要包括以下步驟:
[0005]S1、自渦輪旋轉(zhuǎn)盤的盤心至盤緣做切面，所述切面包括多條邊；
[0006]S2、在所述切面的邊緣上的選取多個測溫點；
[0007]S3、對多個測溫點分別進行溫度測量；
[0008]S4、根據(jù)測量的溫度對所述切面進行實際溫度場計算，繪制所述切面的實際溫度場；
[0009]S5、對所述切面的任意一條邊，選取任一流動傳熱計算公式計算該邊的三類邊界，并用所述三類邊界替換該邊上測量的溫度，繪制所述切面的計算溫度場；
[0010]S6、比較所述實際溫度場與所述計算溫度場；
[0011]S7、選取另一流動傳熱計算公式計算與所述步驟S5中選取的同一條邊的三類邊界，重復(fù)步驟S5及S6，直至選出與實際溫度場最接近的計算溫度場，所述最接近的計算溫度場是指該計算溫度場與實際溫度場溫度差的絕對值最??；
[0012]S8、對生成最接近的計算溫度場的流動傳熱計算公式進行系數(shù)修正，在修正系數(shù)范圍內(nèi)，從起點以修正系數(shù)步長Μ遞增至終點，由此獲得的多個修正系數(shù)分別乘以該流動傳熱計算公式，并分別計算與所述步驟S5中選取的同一條邊的三類邊界，繪制修正溫度場，找出修正溫度場與所述實際溫度場的溫度差在給定的溫差范圍內(nèi)的修正系數(shù)。
[0013]S9、通過步驟S8中最終得到的修正系數(shù)修正步驟S8中的流動傳熱計算公式。
[0014]優(yōu)選的是，所述多個測溫點均布在所述切面的邊緣上。
[0015]在上述方案中優(yōu)選的是，所述多個測溫點的選取包括:
[0016]選取平面上任一點作為圓心，以長度r為半徑做圓，使所述圓與所述切面相交，記錄所述圓與所述切面的交點；
[0017]設(shè)置步長L，以r±nL為半徑，重新做圓，記錄新圓與所述切面的交點，其中η為正整數(shù)，從1遞增，直至所述新圓不再與所述切面相交，
[0018]其中，所述交點即為所述測溫點。
[0019]在上述方案中優(yōu)選的是，所所述比較實際溫度場與計算溫度場的步驟包括對所述實際溫度場與所述計算溫度場做差，并繪制差值溫度場。
[0020]在上述方案中優(yōu)選的是，所在所述步驟S8中，所述修正系數(shù)范圍為0.1?20，所述修正系數(shù)步長Μ為0.1。
[0021]在上述方案中優(yōu)選的是，所所述實際溫度場、計算溫度場、差值溫度場以及修正溫度場均采用有限元分析軟件制作。
[0022]在上述方案中優(yōu)選的是，所所述給定的溫差范圍為0?1°C。
[0023]通過本發(fā)明提供的系數(shù)修正確定方法可以更準(zhǔn)確的獲得適用于航空發(fā)動機渦輪盤的流動換熱計算。
【附圖說明】
[0024]圖1為按照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式修正系數(shù)確定方法的渦輪盤切面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為圖1所示實施例的測溫點選取示意圖。
[0026]圖3為圖1所示實施例的實際溫度場示意圖。
[0027]圖4為圖1所示實施例的計算溫度場示意圖。
[0028]圖5為圖1所示實施例的差值溫度場示意圖。
【具體實施方式】
[0029]為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
[0030]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0031]本發(fā)明目的是解決目前已有的旋轉(zhuǎn)盤腔原理性試驗中得到的換熱準(zhǔn)則公式推廣到發(fā)動機實際狀態(tài)存在超范圍使用和不適用的問題，特別提供一種利用航空發(fā)動機真實工作狀態(tài)真實渦輪結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)盤腔試驗結(jié)果確定已有換熱準(zhǔn)則公式修正系數(shù)的方法。
[0032]渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式修正系數(shù)確定方法，主要包括以下步驟:
[0033]S1、自渦輪旋轉(zhuǎn)盤的盤心至盤緣做切面，所述切面包括多條邊；
[0034]S2、在所述切面的邊緣上的選取多個測溫點；
[0035]S3、對多個測溫點分別進行溫度測量；
[0036]S4、根據(jù)測量的溫度對所述切面進行實際溫度場計算，繪制所述切面的實際溫度場；
[0037]S5、對所述切面的任意一條邊，選取任一流動傳熱計算公式計算該邊的三類邊界，并用所述三類邊界替換該邊上測量的溫度，繪制所述切面的計算溫度場；
[0038]S6、比較所述實際溫度場與所述計算溫度場；
[0039]S7、選取另一流動傳熱計算公式計算與所述步驟S5中選取的同一條邊的三類邊界，重復(fù)步驟S5及S6，直至選出與實際溫度場最接近的計算溫度場，所述最接近的計算溫度場是指該計算溫度場與實際溫度場溫度差的絕對值最?。?br>[0040]S8、對生成最接近的計算溫度場的流動傳熱計算公式進行系數(shù)修正，在修正系數(shù)范圍內(nèi)，從起點以修正系數(shù)步長Μ遞增至終點，由此獲得的多個修正系數(shù)分別乘以該流動傳熱計算公式，并分別計算與所述步驟S5中選取的同一條邊的三類邊界，繪制修正溫度場，找出修正溫度場與所述實際溫度場的溫度差在給定的溫差范圍內(nèi)的修正系數(shù)。
[0041]S9、通過步驟S8中最終得到的修正系數(shù)修正步驟S8中的流動傳熱計算公式。
[0042]圖1給出了渦輪旋轉(zhuǎn)盤的盤心至盤緣所做的切面示意圖，由該圖可以看出，其切面為對稱分布的多邊形，圖2給出了其上分布的多個測溫區(qū)域，需要說明的是，這里的每一個測溫區(qū)域內(nèi)包含有多個測溫點，所述多個測溫點均布在所述切面的邊緣上。在本實施例中，圖2中沒一個黑點表示一個測溫點，共計包含36個測溫點，分布在12個測溫區(qū)域內(nèi)，這12個測溫區(qū)域分別為盤心及盤緣處的C7、C1，盤心、盤緣之間的C2Z、C2Y、C3Z、C3Y、C4Z、C4Y、C5Z、C5Y、C6Z以及C6Y，經(jīng)過測量得知，C2Z、C2Y區(qū)域的溫度為550K，C3Z、C3Y區(qū)域的溫度為450K，C4Z、C4Y區(qū)域的溫度為400K，C5Z、C5Y區(qū)域的溫度為350K，C6Z、C6Y區(qū)域的溫度為350K，C7區(qū)域的溫度為300K。需要說明的是，上述某一測溫區(qū)域內(nèi)如果包含多個測溫點，則取多個溫度的平均溫度作為本區(qū)域的實測溫度，參與后續(xù)溫度場的計算。
[0043]進一步需要明確的是，所述多個測溫點的選取方法多樣，理論上，本實施例應(yīng)當(dāng)包含有多個測溫點以及盡量使這些測溫點均勻分布到所述切面的邊緣位置上，優(yōu)選的是，本實施例提供了一種具體的測溫點確定方法，其包括:
[0044]選取平面上任一點作為圓心，以長度r為半徑做圓，使所述圓與所述切面相交，記錄所述圓與所述切面的交點；
[0045]設(shè)置步長L，以r±nL為半徑，重新做圓，記錄新圓