本發(fā)明屬于能源動力領(lǐng)域，涉及一種往復(fù)式葉片尾跡發(fā)生器。

技術(shù)背景

在航空發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)和渦輪中，由于上、下游葉片排的存在，上游葉片產(chǎn)生的尾跡對下游葉片表面邊界層的分離產(chǎn)生干涉作用。研究這種干涉作用對于提高航空發(fā)動機(jī)的效率和工作穩(wěn)定性具有重要的意義。目前對于這種干涉作用所采用的有效研究手段——實(shí)驗(yàn)研究手段是十分基本和必要的，仍是現(xiàn)有的理論分析和數(shù)值計(jì)算方法無法替代的。普遍的實(shí)驗(yàn)研究手段是在平面葉柵實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用一定直徑的圓棒模擬上游葉片尾跡，葉型的尾跡與具有同等阻力圓柱的尾跡有著同樣的效果，圓棒的運(yùn)動方式有平動和轉(zhuǎn)動兩種，即鏈?zhǔn)轿槽E發(fā)生器和盤式尾跡發(fā)生器。

鏈?zhǔn)轿槽E發(fā)生器采用鏈條帶動圓棒，圓棒相對于葉柵進(jìn)口邊平動，雖然可以較好的模擬上游尾跡，但是在高速來流下會產(chǎn)生明顯振動，影響測量精度，且鏈?zhǔn)轿槽E發(fā)生器裝置體積巨大，安裝復(fù)雜；盤式尾跡發(fā)生器采用穩(wěn)固輪盤帶動圓棒，圓棒在運(yùn)動過程中與進(jìn)口邊產(chǎn)生夾角，產(chǎn)生的尾跡會引起葉柵中氣流分布不對稱性，與真實(shí)尾跡有較大差別。同時(shí)，這兩種尾跡模擬裝置都存在著圓棒運(yùn)動時(shí)氣流泄漏，進(jìn)而導(dǎo)致進(jìn)口流場不均勻的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種往復(fù)式葉片尾跡發(fā)生器，更好地模擬真實(shí)葉片尾跡。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種往復(fù)式葉片尾跡發(fā)生器，包括整體運(yùn)動部分、實(shí)驗(yàn)段、曲柄連桿機(jī)構(gòu)8和變頻電機(jī)。

所述的實(shí)驗(yàn)段包括實(shí)驗(yàn)葉片1、實(shí)驗(yàn)段端壁2和導(dǎo)軌3。所述的實(shí)驗(yàn)葉片1為測試葉片，其葉型根據(jù)測試內(nèi)容可調(diào)；所述的方形實(shí)驗(yàn)段端壁2上壁面有與實(shí)驗(yàn)葉片1形狀相同的通孔，下壁面內(nèi)側(cè)有螺紋孔，下壁面外側(cè)有兩排螺紋孔，在兩排螺紋孔之間有一個長條形通孔；所述的實(shí)驗(yàn)段端壁2下壁面內(nèi)側(cè)上的螺紋孔位置與實(shí)驗(yàn)段端壁2上壁面的通孔相匹配，用于安裝固定實(shí)驗(yàn)葉片1；所述的實(shí)驗(yàn)段端壁2下壁面外側(cè)的兩排螺紋孔和一個長條形通孔與導(dǎo)軌3上的螺紋孔和長條形通孔相匹配。所述的導(dǎo)軌3為內(nèi)T型槽結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌3通過螺栓固定在實(shí)驗(yàn)段端壁2下表面的外側(cè)；所述的密封條4置于導(dǎo)軌3的T型槽內(nèi)，用于連接整體運(yùn)動部分與實(shí)驗(yàn)段，并對連接部分進(jìn)行密封。

所述的整體運(yùn)動部分密封條4、圓棒5、支撐桿6、支架7。所述的支架7兩側(cè)各有一個通孔，中部有螺紋孔，支架7為截面為矩形的長桿；所述的密封條4的兩側(cè)各有一個通孔，中部有螺紋孔；所述的支架7與密封條4的通孔和螺紋孔的個數(shù)及位置相匹配；支架7與密封條4兩側(cè)的通孔用于安裝支撐桿6，支架7與密封條4中部的螺紋孔用于安裝圓棒5。所述的整體運(yùn)動部分中的支架7的一端與曲柄連桿機(jī)構(gòu)8連接，曲柄連桿機(jī)構(gòu)8通過變頻電機(jī)帶動。

所述的密封條4為厚度5mm的長條形鋁板，靠近實(shí)驗(yàn)段的一側(cè)具有密封功能的毛刷；所述的圓棒5的直徑為2～4mm，材料為不銹鋼。

本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)動過程為：變頻電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動曲柄連桿機(jī)構(gòu)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動支架做往復(fù)運(yùn)動，支架帶動圓棒在實(shí)驗(yàn)葉片前做往復(fù)式運(yùn)動。圓棒在實(shí)驗(yàn)葉片前做往復(fù)式運(yùn)動，對實(shí)驗(yàn)葉片前緣氣流產(chǎn)生影響，模擬上游尾跡對下游葉片性能的影響。實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)葉片的不同種類和安裝位置，在圓棒向某一方向運(yùn)動時(shí)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集，在圓棒向另外一側(cè)方向運(yùn)動時(shí)，停止試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集。

本發(fā)明的有益效果為：1)相比較鏈?zhǔn)轿槽E發(fā)生器，很好地解決了高速來流下的圓棒震動問題；相比較盤式尾跡發(fā)生器，很好地解決了圓棒與葉片進(jìn)口邊的夾角問題。2)由于導(dǎo)軌和密封條裝置的設(shè)計(jì)，避免了實(shí)驗(yàn)過程中流場氣流泄漏、影響實(shí)驗(yàn)精度的問題，使測試的葉片尾跡性能數(shù)據(jù)更接近真實(shí)葉片尾跡。3)由于本裝置的圓棒更換方便，調(diào)整圓棒節(jié)距簡單，可以進(jìn)行不同葉型、不同尾跡頻率和強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)測試，具有通用性好、使用方便、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為往復(fù)式葉片尾跡發(fā)生器的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圓棒、支架、密封條、支撐桿組成的整體運(yùn)動部分示意圖。

圖3為實(shí)驗(yàn)葉片、實(shí)驗(yàn)段端壁、導(dǎo)軌的連接示意圖。

圖4為往復(fù)式葉片尾跡發(fā)生器的使用方法示意圖。

圖5為支架示意圖。

圖6為密封條示意圖。

圖7為導(dǎo)軌示意圖。

圖中：1為實(shí)驗(yàn)葉片；2為實(shí)驗(yàn)段端壁；3為導(dǎo)軌；4為密封條；5為圓棒；6為支撐桿；7為支架；8為曲柄連桿機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

本裝置安裝在平面葉柵吹風(fēng)試驗(yàn)臺上，如圖1所示，包括整體運(yùn)動部分、實(shí)驗(yàn)段、曲柄連桿機(jī)構(gòu)8和變頻電機(jī)。方形實(shí)驗(yàn)段端壁2上壁面有與實(shí)驗(yàn)葉片1形狀相同的6～8個通孔，下壁面內(nèi)側(cè)有6～8個螺紋孔，下壁面外側(cè)有兩排共10個螺紋孔，在兩排螺紋孔之間有一個長條形通孔；所述的實(shí)驗(yàn)段端壁2下壁面內(nèi)側(cè)上的6～8個螺紋孔位置與實(shí)驗(yàn)段端壁2上壁面的通孔相匹配，用于安裝固定實(shí)驗(yàn)葉片1；所述的實(shí)驗(yàn)段端壁2下壁面外側(cè)的兩排10個螺紋孔和一個長條形通孔與導(dǎo)軌3上的螺紋孔和長條形通孔相匹配；所述的實(shí)驗(yàn)葉片1穿過實(shí)驗(yàn)段端壁2上壁面通孔，通過匹配的螺紋孔固定在下壁面。所述的導(dǎo)軌3為內(nèi)T型槽結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌3通過螺栓固定在實(shí)驗(yàn)段端壁2下表面的外側(cè)；所述的密封條4置于導(dǎo)軌3的T型槽內(nèi)，用于連接整體運(yùn)動部分與實(shí)驗(yàn)段，并對連接部分進(jìn)行密封。

所述的整體運(yùn)動部分密封條4、圓棒5、支撐桿6、支架7。所述的支架7兩側(cè)各有一個通孔，中部有6～10個螺紋孔，支架7為截面為矩形的長桿；所述的密封條4的兩側(cè)各有一個通孔，中部有6～10個螺紋孔；所述的支架7與密封條4的通孔和螺紋孔的個數(shù)及位置相匹配；支架7與密封條4兩側(cè)的通孔用于安裝支撐桿6，支架7與密封條4中部的螺紋孔用于安裝圓棒5。所述的整體運(yùn)動部分中的支架7的一端與曲柄連桿機(jī)構(gòu)8連接。

曲柄連桿機(jī)構(gòu)8通過變頻電機(jī)帶動，曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動支架做往復(fù)運(yùn)動，支架帶動圓棒在實(shí)驗(yàn)葉片前做往復(fù)式運(yùn)動。圓棒在實(shí)驗(yàn)葉片前做往復(fù)式運(yùn)動，模擬上游尾跡對下游葉片性能的影響。實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)葉柵的不同種類和安裝位置，在圓棒向某一方向運(yùn)動時(shí)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集，在圓棒向另外一側(cè)方向運(yùn)動時(shí)，停止試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集。圖4為往復(fù)式葉片尾跡發(fā)生器的使用方法示意圖，圖中空心箭頭為實(shí)驗(yàn)氣流方向，實(shí)心箭頭為圓棒的往復(fù)式運(yùn)動方向。

具體實(shí)施方式(1)，通過控制變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以改變圓棒的不同運(yùn)動速度，達(dá)到控制圓棒每分鐘通過葉片前部的數(shù)量和頻率，能夠模擬動、靜葉片之間的尾跡數(shù)量。

具體實(shí)施方式(2)，通過改變圓棒的直徑，可以調(diào)整圓棒的尾跡強(qiáng)度和尾跡脫落頻率。

具體實(shí)施方式(3)，通過改變圓棒在支架上的間距，可以控制在單位時(shí)間內(nèi)通過一個葉片通道內(nèi)的尾跡頻率。

綜上所述，本發(fā)明能夠比較真實(shí)的模擬動、靜葉片之間的尾跡相互作用，完成尾跡與邊界層之間相互干涉作用測試、不同尾跡強(qiáng)度測試、不同單位時(shí)間內(nèi)尾跡通過頻率測試；能夠模擬動、靜葉片之間的尾跡相互作用，解決了模擬測試工況與真實(shí)工作工況差別較大的問題，具有通用性好、使用方便、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。