平面亞音擴(kuò)壓葉柵實(shí)驗(yàn)

1、平面亞音擴(kuò)壓葉柵實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)室2006年3月平面亞音擴(kuò)壓葉柵實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生熟悉平面葉柵實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)方法；2）作出葉柵攻角特性和葉片表面壓力分布曲線3）了解平面葉柵實(shí)驗(yàn)在壓氣機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)中的作用和地位。2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.1 平面葉柵的攻角特性氣流通過平面擴(kuò)壓葉柵后，其方向要發(fā)生轉(zhuǎn)折，氣流轉(zhuǎn)折角為。氣流通過葉柵損失的大小可用損失系數(shù)來(lái)表示。和隨攻角i和來(lái)流馬赫數(shù)M1而變化，它們都是i和M1的函數(shù)。低速葉柵吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)不考慮M1對(duì)葉柵性能的影響，只討論和隨攻角i的變化。葉柵的攻角特性如右圖所示。由圖1可以看出，當(dāng)i增加時(shí)，開始直線上升，幾乎不變。到某一攻角，達(dá)到最大值。

2、攻角再提高，下降很快，急劇增加，這時(shí)葉背氣流發(fā)生嚴(yán)重分離。在很大的負(fù)攻角情況下，氣流在葉盆分離。的大小反映了葉柵的功增壓能力，而的大小則反映了葉柵有效增壓的程度，表征氣流流經(jīng)平面葉柵發(fā)生的機(jī)械能損失，葉柵的效率和有直接關(guān)系，壓氣機(jī)設(shè)計(jì)取0.8為葉柵名義工作點(diǎn)，把不同幾何參數(shù)葉柵的名義工作點(diǎn)匯集在一起，即得到平面葉柵的額定特性線，這是壓氣機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。2.2 葉片表面壓力分布葉片表面壓力分布以無(wú)因次壓力系數(shù)表示式中，、分別為葉柵進(jìn)口的總壓和靜壓，P為葉片上任一點(diǎn)的靜壓。為正值說(shuō)明葉片上某點(diǎn)的當(dāng)?shù)厮俣鹊陀谌~柵進(jìn)口速度，為負(fù)值表面當(dāng)?shù)厮俣却笥谌~柵進(jìn)口速度。典型的葉片表面壓力分布曲線如右圖所示，橫

3、坐標(biāo)為弦長(zhǎng)百分比。進(jìn)行葉片表面壓力分布實(shí)驗(yàn)時(shí)，只測(cè)量一個(gè)攻角（例如5攻角）的葉片表面壓力分布。同時(shí)，還可以改變幾個(gè)攻角（-10，10，18），觀察葉片表面壓力分布變化情況，特別要注意大攻角時(shí)，葉片表面出現(xiàn)嚴(yán)重分離（失速）現(xiàn)象。當(dāng)葉片表面出現(xiàn)分離時(shí)，分離點(diǎn)后葉柵不再增壓，水排上指示水柱高度不變。3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備3.1 葉柵風(fēng)洞 圖3 平面葉柵實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖葉柵實(shí)驗(yàn)由連續(xù)氣源供氣，氣流經(jīng)過擴(kuò)壓段減速擴(kuò)壓，穩(wěn)定箱內(nèi)安裝蜂窩器和阻尼網(wǎng)（鋼網(wǎng)），消除旋渦，使氣流穩(wěn)定均勻，再經(jīng)過維他辛斯基曲線的收斂段，使穩(wěn)定箱出來(lái)的氣流均勻膨脹加速，造成葉柵進(jìn)口截面各點(diǎn)壓力、速度都相同的一股均勻氣流進(jìn)入葉柵。葉柵實(shí)驗(yàn)段由10

4、個(gè)葉片組成的一排葉柵，葉柵裝在圓盤上，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤可以改變攻角。測(cè)量探針裝在三自由度位移機(jī)構(gòu)上。3.2 葉柵幾何參數(shù)實(shí)驗(yàn)選用C-4葉型。C-4葉型幾何參數(shù)：中弧線 圓弧半徑r119.91mm弦長(zhǎng) b60mm最大撓度 mm， 距前緣距離 a30mm， 最大厚度 6mm， 距前緣距離 e18mm， 葉型彎角 30葉型前緣角 15葉型前緣角 15葉柵幾何參數(shù)：葉型安裝角 葉距 t 45mm葉柵稠度 1.33幾何進(jìn)口角 45幾何出口角 753.3 測(cè)量探針葉柵前用一支裝在端壁上的總靜壓管，測(cè)量葉柵進(jìn)口總壓和靜壓。葉柵出口用一支裝在位移測(cè)架上的總、靜、方向組合探針，測(cè)量葉柵出口、和。在中間葉片內(nèi)裝了8根靜壓

5、管測(cè)量葉片表面壓力分布。全部壓力的數(shù)值在水排上顯示（見圖4）。圖4 指示壓力的水排3.4 測(cè)溫裝置在葉柵前裝一支鎳鉻-康銅熱電偶，通過UJ36直流電位差計(jì)測(cè)量出柵前的氣流溫度。4 實(shí)驗(yàn)步驟4.1 開車前的準(zhǔn)備在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以前，同學(xué)們必須閱讀實(shí)驗(yàn)說(shuō)明書，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法和步驟。檢查測(cè)量探針是否堵塞，然后把探針放在葉柵通道葉高中部，離葉柵前緣及后緣一個(gè)柵距位置上進(jìn)行測(cè)量。為保證測(cè)準(zhǔn)葉柵出口氣流方向，還應(yīng)檢查葉柵出口探針是否對(duì)準(zhǔn)零位。轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，把葉柵轉(zhuǎn)到實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)攻角位置。參見實(shí)驗(yàn)者，明確分工，準(zhǔn)備好記錄紙和筆。4.2 開車實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師檢查準(zhǔn)備情況，符合要求后即可氣動(dòng)40千瓦羅茨鼓風(fēng)機(jī)，氣流連續(xù)不

6、斷進(jìn)入葉柵風(fēng)洞，這時(shí)將葉柵前探針調(diào)到對(duì)準(zhǔn)氣流方向，并固定緊。檢查葉柵是否有漏氣情況，葉柵工作正常方能讀取數(shù)據(jù)。4.3 數(shù)據(jù)測(cè)量葉柵工作正常后，即可讀取數(shù)據(jù)，對(duì)給定攻角，記錄葉柵前氣流總壓和靜壓。測(cè)量葉柵出口氣流總壓，靜壓和方向。轉(zhuǎn)動(dòng)探針，水排上指示方向管兩孔液面高度相同時(shí)，才可以從位移機(jī)構(gòu)的標(biāo)尺上讀取出口氣流角，由于葉柵出口氣流不均勻，沿柵距測(cè)量4個(gè)點(diǎn)取算術(shù)平均。改變攻角，重復(fù)測(cè)量上面的參數(shù)，至少要作5-6個(gè)攻角，方能畫出一條攻角特性曲線。測(cè)量5攻角的壓力分布。再改變幾個(gè)攻角，觀察圓盤上壓力分布的變化，注意大攻角時(shí)葉片上出現(xiàn)的分離現(xiàn)象。記錄某一攻角（如5）柵前總溫，與測(cè)量的總壓和靜壓計(jì)算馬赫數(shù)M1和雷諾數(shù)Re。4.4 停車實(shí)驗(yàn)完畢，檢查數(shù)據(jù)齊全后，即可停車。停車后整理好實(shí)驗(yàn)間，并記錄好當(dāng)天的大氣壓數(shù)值。5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告5.1 原始數(shù)據(jù)記錄表1I123412341234-10-5058.10121518表2i-10-5058101215表3x/b0.0420.1150.1200.3970.4990.5990.6990.782葉背葉盆大氣壓力： 柵前氣流溫度： 5.2 數(shù)據(jù)整理及回答問題1）葉柵進(jìn)口氣流角 （度）2）落后角 （度）3）氣流轉(zhuǎn)折角 （度）4）計(jì)算5攻角柵前馬赫數(shù)M1，由查氣動(dòng)函數(shù)表可得M15）計(jì)算總壓恢復(fù)系數(shù)6）計(jì)算葉柵損失系數(shù)7）算5攻角柵前雷諾數(shù) 式中，空氣粘