跨声速单级轴流压气机试验台设计.pdf

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1、第11期机械设计与制造2014年11月MachineryDesign&Manufacture89跨声速单级轴流压气机试验台设计刘一操，杨化动，范孝良(华北电力大学机械工程系，河北保定071003)摘要：为研究跨声速轴流压气机叶片积垢形成机理，针对目前轴流压气机试验台为固定叶片，或仅为低转速转子试验台的现状，结合粒子图像测速(ParticleImageVelocimetry，PIV)技术，根据跨声速转子NASARotor37的性能参数，设计了一种精确捕捉跨声速轴流压气机转子叶片通道内流场分布的试验台。该试验台由变频调速电机提供动力．进、出口段设置有压

2、力与温度传感器，出口段还设置有流孔板和节流阀。检测数据通过工业控制计算机自动采集和处理，能实现轴流压气机转速、质量流量、进出口温度与压力的测量，通过结合PIV系统能对压气机转子叶片通道流场分布进行锁相测量。该试验台通用性强，也可用于跨声速轴流压气机内非定常流、旋涡、激波等复杂流动的研究。关键词：PIV；跨声速；轴流压气机；试验台中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)11-0089—03DesignofTransonicSingleStageAxialCompressorTestRigLIUYi-cao，YANGH

3、ua-dong，FANXiao-liang(DepartmentofMechanicalEngineering，NoahChinaElectricPowerUniversity，HebeiBaoding071003，China)Abstract：Forthestudyoftransonicaxialcompressorbladefoulingformationmechanism，inviewofthepresentaxialcompressortestrigbladewhichWO．8fixedorjustthelowspeedrotortestr

4、ig，usingParticleImageVelocimetry(ParticleImageVelocimetry，technology，andaccordingtothepe~rormanceparametersofNASARotor37，itdesignedatransonicsinglestageaxialcompressortestrigtopreciselycapturethedistributionof]lowfieldinthebladepassage．Thetestrigadoptedfrequencyconversionmotor

5、toprovidepower，inletandoutletsectionsetpressuresensorandtemperaturesensor，andinletalsoseta]loworificeandthrottle．TestingdataWasautomaticallycollectedandprocessedbyindustrialcontrolcomputer，thetestrigCanmeasureaxidcompressorspeed，mossflow，importandexporttemperatureandpressure，a

6、ndc肌measurecompressorrotorbladepassageflowfieldofphaselockbythePIVsystem,Thistestrigismultifunctional，itCanalsobeusedforunsteadylow。vorte~．shockc搿eandothercomplexflowstudyintransoniccompressor．KeyWords：PIV；Transonic；AxialCompressor；TestBench1引言转压气机转子流场的PIV测量试验，但是其不属于跨声速。对于跨声速测

7、量而言，最大的困难是保证转子的锁相精度。在国外，文压气机在工作过程中不可避免的会在叶片表面形成积垢，献目应用Hv技术测量得到了离心压气机叶片通道内部的速度场积垢粘附增加了叶片表面粗糙度，进而减小了气流通道流通能力分布；文献采用三维PIV技术测量得到了某低速轴流压气机转和压气机喉部面积，导致压气机效率、压比下降，降低汽轮发电子叶片的叶尖泄漏流。从国内外学者通过试验研究叶片通道流场机、发动机输出功率_ll。文献听U用数值模拟的方法研究了积垢对现状看，虽都有采用PIV技术，但大多数集中在低转速范围。随着单级压气机性能的影响。但为了更真实的揭示压气机积垢形

8、成机PIV技术测量精度的提高，针对现有轴流压气机试验台的弊端，理，开展压气机叶片流场物理实验研究仍是十分必要的。由于压以具