一种可调温度径向分布进气段的设计方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114483313A(43)申请公布日2022.05.13(21)申请号202210102916.2(22)申请日2022.01.27(71)申请人中国航发沈阳发动机研究所地址110015辽宁省沈阳市沈河区万莲路1号(72)发明人柴家兴李昂李鑫张兵兵陈云(74)专利代理机构北京航信高科知识产权代理事务所(普通合伙)11526专利代理师高原(51)Int.Cl.F02C7/04(2006.01)F02C7/141(2006.01)F02C7/18(2006.01)F01D25/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种可调温度径向分布进气段的设计方法(57)摘要本申请属于涡轮试验进气段设计领域，特别涉及一种可调温度径向分布进气段的设计方法。包括：步骤一、确定进气段的组成部分以及各个组成部分之间的连接关系，进气段主要包括外环、内环、支板以及冷气管；步骤二、确定进气段各个组成部分的尺寸以及数量；步骤三、确定进气段各个组成部分的分布规律；步骤四、根据步骤一、二、三进行进气段的详细结构设计。本申请的可调温度径向分布进气段的设计方法，实现了可调温度径向分布进气段的设计，可调温度径向分布进气段在实现传递气流的基础上，具有可以调节涡轮进口温度径向分布的功能，本申请能够将可调温度径向分布进气段转化为产品，结构简单、便于拆装。CN114483313ACN114483313A权利要求书1/2页1.一种可调温度径向分布进气段的设计方法，其特征在于，包括：步骤一、确定进气段的组成部分以及各个组成部分之间的连接关系，所述进气段包括：外环、内环、支板以及冷气管，其中，所述外环外壁面上设置有外环环形腔，与所述外环环形腔相对的所述外环外壁面上开设有外环射流孔，所述外环环形腔上设置有外环冷气嘴；所述内环嵌套在所述外环内部，所述内环与所述外环之间形成进气流道，所述内环的内壁面上设置有内环环形腔，与所述内环环形腔相对的所述内环外壁面上开设有内环射流孔，所述内环环形腔上设置有内环冷气嘴；所述支板设置在所述内环与所述外环之间的进气流道中，且所述支板上设置有贯穿所述外环、所述进气流道以及所述内环的通孔；所述冷气管中流通有冷气，所述冷气管包括外环冷气管以及内环冷气管，所述外环冷气管与所述外环冷气嘴连接，所述内环冷气管穿过所述支板上通孔与所述内环冷气嘴连接；步骤二、确定进气段各个组成部分的尺寸以及数量，包括：S201、获取总冷气量W1以及冷气嘴总数量m1，其中，冷气嘴总数量为内环冷气嘴与外环冷气嘴的数量之和，且内环冷气嘴与外环冷气嘴的数量相同；计算每个冷气嘴的冷气量Wm：Wm＝W1/m1获取冷气嘴来流温度Tc以及冷气嘴来流压力Pc，确定冷气嘴来流密度：ρc＝Pc/RgTc其中，Rg为气体常数；根据每个冷气嘴的冷气量Wm、来流密度ρc以及来流速度Vc，确定冷气嘴的直径D1：S202、确定射流孔数量m2以及射流孔直径D2；确定环形腔长度L1为2倍的冷气嘴直径D1，环形腔高度H1为0.8～1.2倍的冷气嘴直径D1；确定支板数量m3为冷气嘴总数量m1的一半，支板的壁厚为8mm，支板最大厚度Cmax为1.1倍冷气嘴直径D1加上双侧壁厚16mm，支板弦长Cz为3倍最大厚度Cmax；步骤三、确定进气段各个组成部分的分布规律，包括：冷气嘴、射流孔以及支板均沿周向均匀分布，冷气嘴、射流孔与支板尾缘最小距离Lm1不小于2倍支板弦长Cz；冷气嘴、射流孔与进气段出口最小距离Lm2为不小于2.5倍涡轮导叶弦长Ct；步骤四、根据步骤一、二、三进行进气段的详细结构设计。2.根据权利要求1所述的可调温度径向分布进气段的设计方法，其特征在于，S202中，确定射流孔数量m2为冷气嘴总数量m1的1.5倍。3.根据权利要求2所述的可调温度径向分布进气段的设计方法，其特征在于，S202中，射流孔直径D2为5mm。4.根据权利要求1所述的可调温度径向分布进气段的设计方法，其特征在于，所述进气2CN114483313A权利要求书2/2页段材料为钢材。3CN114483313A说明书1/5页一种可调温度径向分布进气段的设计方法技术领域[0001]本申请属于涡轮试验进气段设计领域，特别涉及一种可调温度径向分布进气段的设计方法。背景技术[0002]在航空发动机和燃气轮机整机环境下，涡轮进口温度沿径向呈现明显的不均匀性，而在不带燃烧室的涡轮试验中，涡轮进口为均匀来流条件，没有考虑整机环境下涡轮进口温度径向不均匀分布，忽略了涡轮流场中温度径向不均匀分布对叶片气流角的影响，进而不能准确得到与下游部件流动的匹配关系，导致试验评估的涡轮性能与整机环境下涡轮性能存在一定差异。[0003]因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个