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風機氣墊防磨葉片表面壓力實驗研究

2015-04-14
　　文編號風機氣墊防磨葉片表面廟力實驗研究李少華，車德勇，胡思科東北電力學院動力工程系，吉林吉林結果進行了詳細分析。通過實驗研巧了主流速度為10/s化不同開孔方向、不同射流速度對空屯、葉片表面壓力的影響。實驗結果表助葉片表面吹入合適的射流后，表面壓力比無射流時高。
　　作者提出了風機氣墊防磨思想，并在文獻]中對風機氣墊葉柵的流場進行了實驗研究和數(shù)值模擬「11，但并沒有研宛葉片表面形成防磨氣墊后對葉片氣動特性的影響。本文對單相氣體流場中的新型氣墊防磨葉片，在不同開孔方向、不同射流速度的情況下測量了葉片的表面壓力，其目的在于分析不同開孔方向、不同射流速度對氣墊防磨葉片表面壓力的影響。
　　實驗設備如圖1所示，包括流動系統(tǒng)和射流發(fā)生系統(tǒng)。流動系統(tǒng)由風機、小型直流式風洞、實驗段和排氣段組空必翼型葉片安裝在實驗段內(nèi)。實驗段為XX430的矩形有機玻璃方筒，側(cè)面開有與葉片外形完全相同的孔，將葉片剛好插入。并在實驗段上表面沿主流方向開槽，便將熱膜風速僅的探頭和靜壓管插入流場。射流發(fā)生系統(tǒng)由空氣壓縮機、壓力調(diào)節(jié)器和定的管路組成空壓機通過定的管路及壓力調(diào)節(jié)器與空必葉片相患判提供實驗中所需的射流。
　　實驗用空必翼型葉片表面巧勻開有20Xll個孔，孔徑為l，開孔方向分別為與水平方向成45和90°。空必翼型葉片的設計參數(shù)如表1所示，其中為距機翼頭部的水平距離主為葉片弦長。，1，為機翼最大厚度為任斷面的機翼厚度。
　　穩(wěn)定段2.實驗段3.尾段4.排氣段5.風機6.空壓機7.壓力調(diào)節(jié)器圖1實驗裝置化05化96葉片參2實驗方法實驗固定主流速度，改變?nèi)~片小孔射流速度。實驗葉片固定在零沖角位置，實驗中用熱膜風速儀測量主流速度和葉片小孔射流速度，用靜壓管測量了沿葉片型線方向的表面壓力。實驗中主流速度為1與水平成45°和90°。由于所選葉片是對稱葉型、葉片上下表面的壓力分布完全相同，因此實驗時只測量上表面的壓力。實驗葉片沿型線布置28個測點，葉片頭部壓力梯度較大，布置測點較密，前緣點至葉片最大厚度處兩相鄰測點沿弦向的距離為化5，葉片最大厚度至尾緣點處兩相鄰測點沿弦向距離為11.
　　實驗中用壓力系數(shù)。表示葉片表面各測點實際測得的壓力，并繪制成相應的葉片表面壓力分布曲線定義為[2]：公式中為葉片表面壓力為未受擾動來流壓力；為空氣密度；。：為來流速度。
　　實驗結果及分析1垂直射流氣墊葉片射流垂直入射時的壓力系數(shù)曲線圖。由圖2可W看出，垂直射流速度為10/s時，葉片表面壓力出現(xiàn)波動，其它條件不變，繼續(xù)加射流速度至15波動隨射流速度的增加逐漸加劇，見圖3、圖4、圖5.
　　2射流垂直入射時的表面壓力系數(shù)由上實驗結果可看出，當速度比射流與主流速度之比1化射流對主流場已產(chǎn)生定的干擾，此時垂直射流對主流的阻礙作用較大，使主流速度降低，表面壓力升高，另方面，主氣流對射流的橫向吹掃作用造成射流沿主氣方向的兩側(cè)補氣條件不同，射流的兩側(cè)產(chǎn)生壓力差，射流在壓力差作用下發(fā)生彎曲31，主氣流對射流的這種壓迫作用損失了射流的部分原動力即動量，這株射流的速度降化進步提高葉片的表面壓力。但垂直射流時，在射流上游距離射流較近的位置由于垂直射流與主氣流的相互阻礙作用較強，表面壓力升高，又因為垂直射流相對不易彎曲41，射流速度的水平分量較小，射流的順流貫穿段較鍰在射流下游距離射流孔較遠又沒有到達鄰近射流孔的位置氣墊不連級氣墊厚度變薄，氣墊對主氣流的支撐作用減弱，葉片的表面壓力有所降低，因而氣墊葉片射流垂直入抽時壓力系數(shù)波動較大，曲線的平滑性不是很好。比較圖25可看出，速度比越大，葉片的表面壓為越不穩(wěn)定。
　　射流傾斜入射時的表面壓力系數(shù)8射流傾斜入射時的表面壓力系數(shù)9射流傾斜入射時的表面壓力系數(shù)由于上述結果可1看化對于射流傾斜入射的氣墊葉片，速度比1時的表面壓力與無射流時相比有所增大，這與射流垂直入射時相同。此外，比較其它條件相同，射流垂直入射和傾斜入射時，葉片表面形成氣墊后的壓力系數(shù)曲線可抖看出，射流傾斜入射的壓力系數(shù)曲線比垂直入射時的曲線平滑得多。
　　傾斜射流《射流速度方向與主流速度方向夾角較小，射流對主氣流的阻礙作用不如垂直射流強烈，加之傾斜射流在主流方向的分速度較大，射流的順流貫穿段較長，形成的氣墊比較連續(xù)，所傾斜射流時葉片表面不同位置處的表面壓力比垂直射流的表面壓力穩(wěn)定。
　　4結論。氣墊葉片射流垂直入射不如傾斜入射表面壓力穩(wěn)定：對于射流傾斜45°入射的氣墊葉片，速度比及1時，葉片的表面壓力略高于同樣條件無射流時葉片的表面壓力；對于射流傾斜45°入射的氣墊葉片，其表面壓力隨射流速度的增加而大。
　　由上述結果可看出，葉片表面吹入合適的射流有向外。支撐，主氣流的作用，可抖防止主氣流中攜帶的粒子撞擊葉片表面，從而這到防磨的目的。
　　來源：互聯(lián)網(wǎng)
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