进气畸变试验本科生实验指导书.docx

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1、“压气机进气畸变试验”教学试验指导书教学试验名称：压气机进气畸变试验 中文Experimental investigation of inlet distortion on the compressor英文一、试验目的1） 了解进气畸变对压气机性能的影响；2） 把握畸变流场的评价指标。二、试验根本原理当压气机装载到压气机试验台上进展试验时，试验台的进气装置保证了压气机进口流淌的均匀性，当发动机在地面试车台上试车时，气流经过工艺进气道而流入发动机，这时，压气机的进口流场也是相当均匀的。但是，当把发动机接到飞机上时，由于进气道构造的简洁性、进气道/发动机匹配问题以及飞机机动高速飞行的极端工作环境，

2、风扇/压气机不行避开地工作在畸变来流非均匀进气 条件下。进气畸变带来的直接后果是导致压气机气动性能大幅下降，特别是大幅度降低了压气机的稳定工作范围，从而导致飞机失稳。图 1 为某低速压气机均匀进气与畸变来流条件下的特性比照。均匀来流畸变来流实心为n=100%n0空心为n=85%n0均匀来流畸变来流实心为n=100%n0空心为n=85%n20230.9016000.850.80*)a P(RD0.75*h12000.700.658004000.600.550.501.21.62.02.42.83.20.45Q(m3/s)1.21.62.002.42.83.2Q(m3/s)图 1某低速压气机均匀与

3、畸变特性比照本试验承受畸变模拟板模拟进气畸变流场。来流在经过模拟板时发生大尺度分别，较好地模拟了大迎角飞行工况下进气道唇口分别流，从而在压气机进口形成周向总压不均匀的畸变流场。图 2 和图 3 为某低速压气机畸变图谱。000000R=0.2 R=0.18rr低压区101361013210128a)P 10124压(总10120101161101120-50050100150200250周向位(置o)300350400450图 2 某总压畸变流场图谱图 3 不同半径处总压沿周向分布图三、试验内容依据现有的试验设备，确定试验方案，争论进气畸变流场及其对压气机气动性能的影响。1、测量均匀来流条件下的

4、压气机特性；2、测量均匀来流条件设计点工况下的进气畸变图谱总压分布；3、测量畸变来流条件下的压气机特性；4、测量畸变来流条件设计点工况下的进气畸变图谱总压分布；5、 性能计算承受如下计算过程及公式：2 Pr00体积流量：Q = l A P其中l = 0.992 为因粘性附面层引起的流量系数，A0.159为进气面积，r= 大气 为实测当地密度当大气湿度大于 50%需修正，本次试验无视, P0RT0大气为流量管静压。总压升：Dp* = (P* - P* ) (rcri )r=1.22kg/m3为标准大气密度依据相像理论折合。21r0cri效率：h(P* - P* ) Q=21, N 为电机输出功率

5、KW，用于对气体作功，电机输出功率电机轴1000N功率电机效率四、试验设备1、低速压气机试验台；2、畸变模拟板；3、高精度稳态采集系统；4、高精度伺服机构；5、三向异步沟通电机；6、斜管流量计；7、标准水银大气压力计，8、标准水银温度计和湿度计；9、总压梳子。1212345678910111 进口集流器 2 流量管壁面静压孔 3 插板 4 压气机进口总压梳测畸变图谱 5 压气机进口总压梳测气动性能 6 压气机转子 7 压气机静子 8 压气机出口总压梳 9异步沟通电动机 10 排气管道 11 节流堵锥 12 压气机出口总压耙图 1. 试验台简图图 1 为试验台简图，该低速压气机为单级轴流式，由异

6、步沟通电机供给动力， 额定转速 3000 转/分，由伺服机构把握转速，把握精度为 1 转/分。机匣外径450mm，轮毂比0.75。出气流量由节流尾锥把握，手动调整。除节流尾锥外，各种参数的采集、转速把握全部由计算机完成。如图 2 为畸变模拟板。插板的高度 h 越大，堵塞比(插板面积与所占截面面积之比)越大，则插板后的畸变低压区范围及强度就越大。为了测量图谱，图 3 给出了畸变流场测点分布，8 根总压梳成米字型均匀分布在截面 4(梳子沿径向等环面积分布假设干个总压探针孔)。rh插板图 2. 插板截面示意图图 3. 畸变图谱的总压梳测点布置在性能测试中，通过图 1 中截面 2 的流量静压计算流量。

7、对于畸变压气机， 由于畸变的流场破坏了进气条件的周向均匀性，因此在截面 5 周向均布了四根总压梳测量进口总压，在截面 8 周向均布了四根总压梳测量出口总压。五、具体试验步骤1、拆装试验部件；2、开启电源，启动伺服机构；3、气动电机，进展预热；4、压气机性能试验数据采集：a) 均匀来流条件下压气机性能测量：1) 数据采集预备工作：读取大气压力、大气温度和湿度，并依据大气温度设置压气机换算转速为设计转速 3000 转/分；2) 待转速和气动状态稳定后，测量记录该状态的性能数据：流量管静压 P 、进气总压梳总压 P* 、级后总压梳总压 P* ，电机轴功率 N 等；0123) 调整排气堵锥，变换背压及

8、压气机工况点，获得 100%n 下压气机特性曲线，记录至少 5 个特性点；4) 测量并记录设计点工况下的米字型总压梳总压。5) 调整转速，关闭电机，均匀来流条件下压气机性能测试完毕。b) 拆装试验部件，安装畸变模拟板；c) 畸变来流条件下压气机性能测量：1) 数据采集预备工作：读取大气压力、大气温度和湿度，并依据大气温度设置压气机换算转速为设计转速 3000 转/分；2) 待转速和气动状态稳定后，测量记录该状态的性能数据：流量管静压 P 、进气总压梳总压 P* 、级后总压梳总压 P* ，电机轴功率 N 等；0123) 调整排气堵锥，变换背压及压气机工况点，获得 100%n 下压气机特性曲线，记

9、录至少 5 个特性点；4) 测量并记录设计点工况下的畸变流场总压分布；5) 调整转速，关闭电机，畸变来流条件下压气机性能测试完毕d) 关闭伺服机构，切断电源；六、试验预备及预习要求1、了解压气机性能测试与计算方法；2、了解畸变流场的性质；3、预习进气畸变对风扇/压气机的影响；七、试验报告内容及格式1、试验目的 10 分2、试验内容 10 分3、试验装置 10 分4、试验原理测试试验系统图10 分5、试验步骤 10 分6、试验结果与分析40 分1） 设计点性能参数求解，包括表1.设计点进出口总压参数，表 2.压气机各工况点性能参数，表 3.畸变总压参数。10 分2） 依据表2 绘制100%n 均

10、匀和畸变进气条件下的压升特性和效率特性。10 分3） 依据表 3，绘制均匀和畸变来流条件下的畸变曲线簇五个径向位置。10 分4） 稳态周向总压畸变流场的评价指标可承受周向畸变不均匀度 D s0定量表示：10 分P*- P*Ds aver _ allaver _ low0P*aver _ all其中，其中P*aver _ all为畸变测试截面平均总压， P*aver _ low为此截面低压区平均总压，低压区定义为此截面内总压低于 P*aver _ all计算设计点畸变指数，获得流场不均匀度的定量度量。7、思考题10 分的周向扇形区域。本次试验中，为了统一测量方案，进展比照。对于均匀进气的性能测试承受了与 畸变进气一样的方案。事实上，单纯测量均匀进展性能时并不需要如此多的总压测点，试问对于正常的均匀进气性能，应当怎样布置 p* 和 p* 的总压测点。这样布置的依据12是什么？八、开课教师及联系方式开课教师：袁巍、史伟联系 ：82316624袁，82317445史.