葉片非同步振動模擬實驗臺及實驗操作方法技術

本發明專利技術一種葉片非同步振動模擬實驗臺及實驗操作方法，屬于航空發動機領域，包括壓力容器、噴射筒、壓力傳感器支座、實驗板支座、激振器、試驗臺床身和平臺支座，其中，壓力容器通過連接管路連接噴射筒，所述的噴射筒設置于試驗臺床身的一端，試驗臺床身的另一端設置有激振器；在所述的激振器與噴射筒之間設置有實驗板支座，在所述的實驗板支座與噴射筒之間設置有壓力傳感器支座；所述的試驗臺床身下端設置有通過隔振塊和平臺支座，試驗臺床身通過隔振塊連接平臺支座；該裝置可實現調整噴射筒與實驗板支座之間的距離；該裝置通過隔振塊使實驗結果更加的精確和有效；該裝置可根據實驗的不同需要來調節噴射氣流的壓力和速度；該裝置可更換實驗板。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于航空發動機領域，具體涉及一種葉片非同步振動模擬實驗臺及實驗操作方法。
技術介紹
由于現在很多的壓氣機葉片在使用較長的時間之后，都會產生嚴重的損壞。引起這種現象的因素為壓氣機葉片的非同步振動。它基于氣體射流動力學，并和渦流理論相結合，通過和模擬葉片的柔性板相耦合，達到共振。正常情況下葉片共振時的頻率為葉片所在軸的轉動頻率的整數倍，但是在實驗測量中，葉片產生共振時所測到的頻率并不是軸轉動頻率的整數倍，因此，在葉片工作過程中，產生了一種氣流，影響到了葉片的振動，這個氣流就是文中提出的葉尖間隙流。它在撞擊葉片的時候就會產生一個反饋聲波，這個反饋聲波的波長等于葉尖間隙流出發點到這個葉片的距離的時候，認為產生了葉尖間隙流共振，然后這個共振影響到了這個葉片，對葉尖位置產生了一個較大的壓力波動，這個波動不僅影響了葉片共振的頻率，而且還加速了葉片的損壞。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術提出一種葉片非同步振動模擬實驗臺及實驗操作方法，以達到準確測量出作用于葉片的風速的目的。一種葉片非同步振動模擬實驗臺，包括壓力容器、噴射筒、壓力傳感器支座、實驗板支座、激振器、試驗臺床身和平臺支座，其中，壓力容器通過連接管路連接噴射筒，所述的噴射筒設置于試驗臺床身的一端，試驗臺床身的另一端設置有激振器；在所述的激振器與噴射筒之間設置有實驗板支座，在所述的實驗板支座與噴射筒之間設置有壓力傳感器支座；所述的試驗臺床身下端設置有通過隔振塊和平臺支座，試驗臺床身通過隔振塊連接平臺支座。所述的試驗臺床身上設置有滑道，通過移動與滑道相對應的滑塊，實現調整噴射筒與實驗板支座之間的距離。所述的連接管路上設置有壓力閥。采用葉片非同步振動模擬實驗臺確定氣流速度的方法，包括以下步驟步驟I、通過移動試驗臺床身上的滑塊調節噴射筒與實驗板支座之間的距離，上述距離范圍為I < L/D < 7，其中，L為噴射筒與實驗板之間的距離，D為噴射氣流直徑；步驟2、在實驗板支座上安裝用于模擬葉片的實驗板；在壓力傳感器支座上安裝壓力傳感器；在實驗板的螺紋孔中安裝壓力傳感器，并在實驗板被壓力容器氣流沖擊的另一側安裝加速度傳感器，同時啟動激振器為實驗板提供固有頻率；步驟3、開啟連接管路上的壓力閥，調節輸出氣流的壓力，所述氣流壓力范圍為I. 5MPa 2. 5MPa ；步驟4、通過壓力傳感器采集噴射氣流的壓力數據和實驗板上的壓力數據；通過實驗板上的加速度傳感器采集實驗板上的變形量數據；隨著氣流速度的增加,氣流作用在實驗板上的壓力波產生反饋聲波，當反饋聲波長等于噴射筒與實驗板支座之間的距離時，在噴射筒噴嘴處產生速度和壓力波動，使實驗板的固有頻率處產生一個波峰，實驗板產生明顯增大的壓力波動，記錄此時連接管路上的壓力閥的轉角刻度，并根據壓力容器噴射氣流速度與壓力閥的轉角刻度之間的關系，得出此時氣流速度。本專利技術優點本專利技術一種葉片非同步振動模擬實驗臺及實驗操作方法，該裝置通過移動與滑道相對應的滑塊，實現調整噴射筒與實驗板支座之間的距離；試驗臺床身和四個平臺支座之間放置了四個隔振塊，減少或者消除了其它部件產生的振動信號對實驗結果的影響，使實驗結果更加的精確和有效；在連接管路上設置了一個壓力閥，可以根據實驗的不同需要來調節噴射氣流的壓力和速度，并可做其他的測試實驗；實驗板的安裝設置成了可更換式，有 柔性和剛性兩種實驗板可以更換，可以對比做射流沖擊剛性板和柔性板的聲波反饋理論兩個實驗。附圖說明圖I為本專利技術一種實施例的葉片非同步振動模擬實驗臺結構圖；圖2為本專利技術一種實施例的壓力容器結構圖；圖3為本專利技術一種實施例的試驗臺床身結構圖；圖4為本專利技術一種實施例的模擬葉片的實驗板結構圖；圖5為本專利技術一種實施例的實驗板支座及滑塊結構圖；圖6為本專利技術一種實施例的L/D=4，r/D=l. 2時柔性板表面壓力和氣流壓力互譜圖；圖7為本專利技術一種實施例采用葉片非同步振動模擬實驗臺確定氣流速度的方法流程圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術一種實施例做進一步說明。如圖I所示，一種葉片非同步振動模擬實驗臺，包括壓力容器I、噴射筒3、壓力傳感器支座4、實驗板支座5、激振器6、試驗臺床身7和平臺支座9，其中，壓力容器I通過連接管路2連接噴射筒3，所述的噴射筒3設置于試驗臺床身7的一端，試驗臺床身7的另一端設置有激振器6 ;在所述的激振器6與噴射筒3之間設置有實驗板支座5，在所述的實驗板支座5與噴射筒3之間設置有壓力傳感器支座4 ;所述的試驗臺床身7下端設置有通過隔振塊8和平臺支座9，試驗臺床身7通過隔振塊8連接平臺支座9。所述的試驗臺床身7上設置有滑道，通過移動與滑道相對應的滑塊10，實現調整噴射筒3與實驗板支座5之間的距離。所述的連接管路2上設置有壓力閥。本專利技術實施例中，如圖2所示，壓力容器I用于儲存高壓空氣，可以提供高速噴射氣流，并持續足夠長的時間。在壓力容器I出口管道上安裝有穩壓閥，通過調節壓力，得到不同馬赫數的穩定噴射氣流。壓力容器I通過空氣壓縮機得到足夠壓力的氣體，在壓力容器I工作過程中，如果壓力容器I中壓力不夠，空氣壓縮機可以隨時進行補充。如圖3所示，試驗臺床身7用來支撐試驗的主體部分，試驗臺床身設置有滑道，通過螺栓連接來進行滑塊10在床身上的移動和定位，從而可以調節實驗板和射流之間的距離，其中滑道11處安裝實驗板支座5及滑塊10，滑道12出安裝噴射筒，為了加工方便，床身采用鋼板焊接而成。如圖4所示，本專利技術實施例中采用柔性板和剛性板來模擬軸流式壓氣機葉片。柔性板由低碳鋼制成，圓板的周圍被固定起來，板上開有M5的螺紋孔13，用來安裝壓力傳感器，測量板表面不同位置的壓力波動。當其它圓孔不用時，用螺釘將其堵上。本專利技術實施例設置的噴射筒3噴嘴直徑D=63. 5mm,圖中，實驗板上的孔距離圓心距離為r，r/D的值有I. 0，I. 1，I. 2，I. 3，I. 4，I. 5，I. 6，I. 7。在實驗板被壓力容器氣流沖擊的另一側安裝加速度傳感器，所述加速度傳感器采用B&K 4508B型號，并安裝在實驗板被氣流沖擊的另一側，靠近圓心的位置上，用雙面膠粘貼即可。實驗板采用剛性板時，在剛性板的I < r/D < I. 5處(D是噴射筒噴嘴的直徑，即噴射氣流的直徑是實驗板上放置壓力傳感器的螺紋孔圓心與實驗板圓心的距離)，可觀察到壓力波動。在板的中心，即停滯點(r/D=0)，沒有壓力波動。即這個顯著放大的壓力失穩就是導致葉片疲勞損壞的重要因素。通過安裝在噴射筒前的壓力傳感器和安裝在實驗板上的壓力傳感器，分別采集到了噴射氣流的壓力和實驗板上的壓力，通過計算機輔助軟件的分析，可以看到在某一頻率和風速下(所述的風速可通過事先建立的風速與壓力閥轉角刻度對應關系估算出)，產生的較大的壓力波動。如圖5所示，圖中實驗板支座5上安裝實驗板，滑塊10上安裝激振器；實驗板支座5下部通過螺栓和滑塊10相連接，可實現調節實驗板到噴射筒3之間的距離，從而滿足試驗的要求。本專利技術實施例中，通過放置在噴射筒噴嘴前的壓力傳感器來采集噴射氣流的壓力數據，通過安裝在實驗板上的壓力傳感器來采集實驗板上的壓力數據。壓力傳感器采用科萊特XTEL-190 (M)型小體積堅固型高溫壓力傳感器，它可以用來測量實驗板表面的壓力波動，螺紋安本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種葉片非同步振動模擬實驗臺，其特征在于：包括壓力容器（1）、噴射筒（3）、壓力傳感器支座（4）、實驗板支座（5）、激振器（6）、試驗臺床身（7）和平臺支座（9），其中，壓力容器（1）通過連接管路（2）連接噴射筒（3），所述的噴射筒（3）設置于試驗臺床身（7）的一端，試驗臺床身（7）的另一端設置有激振器（6）；在所述的激振器（6）與噴射筒（3）之間設置有實驗板支座（5），在所述的實驗板支座（5）與噴射筒（3）之間設置有壓力傳感器支座（4）；所述的試驗臺床身（7）下端設置有通過隔振塊（8）和平臺支座（9），試驗臺床身（7）通過隔振塊（8）連接平臺支座（9）。

【技術特征摘要】
1.一種葉片非同步振動模擬實驗臺，其特征在于包括壓力容器(I)、噴射筒(3)、壓力傳感器支座(4)、實驗板支座(5)、激振器(6)、試驗臺床身(7)和平臺支座(9)，其中，壓力容器(I)通過連接管路(2)連接噴射筒(3)，所述的噴射筒(3)設置于試驗臺床身(7)的一端，試驗臺床身(7)的另一端設置有激振器(6);在所述的激振器(6)與噴射筒(3)之間設置有實驗板支座(5)，在所述的實驗板支座(5)與噴射筒(3)之間設置有壓力傳感器支座(4);所述的試驗臺床身(7)下端設置有通過隔振塊(8)和平臺支座(9)，試驗臺床身(7)通過隔振塊(8)連接平臺支座(9)。2.根據權利要求I所述的葉片非同步振動模擬實驗臺，其特征在于所述的試驗臺床身(7)上設置有滑道，通過移動與滑道相對應的滑塊(10)，實現調整噴射筒(3)與實驗板支座(5)之間的距離。3.根據權利要求I所述的葉片非同步振動模擬實驗臺，其特征在于所述的連接管路(2)上設置有壓力閥。4.采用權利要求I所述的葉片非同步振動模擬實驗臺確定氣流速度的方法，其特征在于包括以下步...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李鶴，姚家平，劉權峰，耿志遠，張海龍，韓清凱，聞邦椿，
申請(專利權)人：東北大學，
類型：發明
國別省市：