一种旋转条件下小孔流量系数的测量方法
【专利摘要】一种旋转条件下小孔流量系数的测量方法，基于一种测量旋转条件下小孔流量系数的试验台结构，包括依次连接的进气段、混合段、扩张段、稳定段、试验段以及主轴及其驱动电机，试验段包括进口直管、篦齿封严件、圆筒型机匣、定位安装在主轴不同位置上的轴向小孔流量系数试验盘或径向小孔流量系数试验盘，在试验盘上安装试验件，在旋转条件下替换试验件进行不同状态的测试计算，得到小孔进口总压、总温与出口静压、转速和通过小孔的实际流量，并确定小孔流量系数。本发明在测量旋转条件下的小孔流量系数时，可以准确测出由篦齿封严泄漏的流量，从而得到通过小孔的实际流量，提高了旋转条件下小孔流量系数测量的精度。
【专利说明】-种旋转条件下小孔流量系数的测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于流体【技术领域】，尤其涉及一种旋转条件下小孔流量系数的测量方法。
【背景技术】
[0002] 航空发动机空气系统肩负着提供发动机在飞行包线下正常工作操作环境的重要 任务，其主要结构包括润轮冷却叶片供气系统，润轮盘轴冷却与封严系统，润轮机匯间隙控 制系统，压气机盘轴温度控制系统，轴承润滑封严隔热系统和压力平衡卸荷系统等。空气系 统小孔结构流量、压力和温度分布状况的准确设计是保证发动机在各工作状态下可靠性、 结构完整性及性能的重要基础。流量系数是表征小孔流动特性的重要参数，研究旋转条件 下几何参数及流动参数对小孔流量系数的影响有重要意义。然而，在旋转条件下小孔流量 系数的实验中由于篱齿封严与旋转圆盘存在动静间隙，通过小孔流量很难准确测量，测量 精度较低。
【发明内容】
[0003] 针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种旋转条件下小孔流 量系数测量方法，该方法是基于本 申请人:同时提交的一种测量旋转条件下小孔流量系数的 试验台结构，采用W下技术方案：
[0004] 一种旋转条件下小孔流量系数测量方法，基于一种测量旋转条件下小孔流量系数 的试验台结构，包括依次连接的进气段、混合段、扩张段、稳定段、试验段W及主轴及其驱动 电机，试验段包括进口直管、篱齿封严件、圆筒型机匯、定位安装在主轴不同位置上的轴向 小孔流量系数试验盘或径向小孔流量系数试验盘，根据试验需要安装其中一个，轴向小孔 流量系数试验盘为圆盘型，通过中也孔定位安装在主轴上，圆盘面上设有周向均布的通孔， 各通孔内设有与之匹配的试验件，试验件与圆盘通过径向螺钉固定，试验件包括无孔堵头 试验件及开有通孔的试验件；径向小孔流量系数试验盘为圆桶型，通过桶底中也孔定位安 装在主轴上，桶身上设有周向均布的径向通孔，各径向通孔设有与之匹配的试验件，试验件 与桶底通过轴向螺钉固定，试验件包括无孔堵头试验件及开有通孔的试验件；
[0005] 其特征在于，按W下步骤进行测量：
[0006] (1)在轴向小孔流量系数试验盘或径向小孔流量系数试验盘上安装无孔堵头试 验件，测量旋转条件下通过篱齿封严间隙进口总压、总温与出口静压、转速W及泄漏空气流 量，篱齿封严间隙泄漏空气换算流量关于压比和转速的表达式为：
【权利要求】
1. 一种旋转条件下小孔流量系数测量方法，基于一种测量旋转条件下小孔流量系数的 试验台结构，包括依次连接的进气段、混合段、扩张段、稳定段、试验段以及主轴及其驱动电 机，试验段包括进口直管、篦齿封严件、圆筒型机匣、定位安装在主轴不同位置上的轴向小 孔流量系数试验盘或径向小孔流量系数试验盘，根据试验需要安装其中一个，轴向小孔流 量系数试验盘为圆盘型，通过中心孔定位安装在主轴上，圆盘面上设有周向均布的通孔，各 通孔内设有与之匹配的试验件，试验件与圆盘通过径向螺钉固定，试验件包括无孔堵头试 验件及开有通孔的试验件；径向小孔流量系数试验盘为圆桶型，通过桶底中心孔定位安装 在主轴上，桶身上设有周向均布的径向通孔，各径向通孔设有与之匹配的试验件，试验件与 桶底通过轴向螺钉固定，试验件包括无孔堵头试验件及开有通孔的试验件； 其特征在于，按以下步骤进行测量： (1) 在轴向小孔流量系数试验盘或径向小孔流量系数试验盘上安装无孔堵头试验件， 测量旋转条件下通过篦齿封严间隙进口总压、总温与出口静压、转速以及泄漏空气流量，篦 齿封严间隙泄漏空气换算流量关于压比和转速的表达式为：
式中Hl1为篦齿封严间隙泄漏流量，< 为篦齿封严进口总温，< 为篦齿封严进口总压， n = <//^为篦齿封严进出口压比，Pu为篦齿封严出口静压，《为转速； (2) 通过拆卸进口直管的进口端与稳定段的出口端的联接法兰和机匣顶面舱盖，保证 篦齿封严件和旋转盘间隙不改变条件下，在轴向小孔流量系数试验盘或径向小孔流量系数 试验盘上安装有孔试验件，测量旋转条件下通过有孔试验件及篦齿封严的空气流量、小孔 进口总压、总温、出口静压以及转速； (3) 根据步骤（2)状态下有孔试验件进出口压比及转速，计算篦齿封严泄漏空气换算 流量，从而得到篦齿封严泄漏空气流量，由下式确定：
式中m' i，:T1-, A3分别为步骤（2)中通过篦齿封严的流量、小孔进口总温和总压，
为步骤（2)压比TI ^和转速Otl条件下的篦齿封严泄漏空气换算流量； (4) 根据步骤（2)中测量的空气流量减去步骤（3)计算的篦齿封严泄漏空气流量，得到 小孔的实际空气流量，由下式确定： th - ma -m\ 式中屯为步骤（2)中通过小孔和篦齿封严的总流量； (5) 由测量得到的小孔进口总压、总温与出口静压以及转速和计算的通过小孔的实际 流量确定小孔流量系数，由下式确定：
式中力,_/为理想条件下通过小孔的理论流量，A为小孔截面积，nQ = AV朽为小孔进 出口压比，P2为小孔出口静压，TMt为旋转温度，定义为：
其中Rh为旋转半径，Cp为空气定压比热，Y为空气比热比，R为空气气体常数。
【文档编号】G06F19/00GK104359679SQ201410730170
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】张镜洋, 田兴江, 常海萍, 聂俊领, 何院 申请人:南京航空航天大学