設計一種可用于壓氣機入口截面流場測量的高頻響應全自動步進式測量裝置,可使測量探針在入口任意截面的任意測點進行流場測量。將該測量裝置配合一維熱線風速儀探針,測量離心壓氣機入口截面的流場分布。將壓氣機入口剖面分為均布的54個測點,徑向均布9個測點,每個測點間隔9 mm,周向每30°進行一輪徑向測量直至完成整周測量試驗,從而獲取整個截面的速度分布。測量工況分別為40 000 r/min穩(wěn)態(tài)工況近堵塞流量點、最高效率點以及20 Hz頻率脈沖背壓下近堵塞流量點。結(jié)果表明:脈沖背壓工況下,離心壓氣機壓比-流量曲線呈現(xiàn)圍繞穩(wěn)態(tài)特性的遲滯環(huán);穩(wěn)態(tài)工況下,離心壓氣機入口截面流場存在顯著畸變,速度分布呈現(xiàn)明顯的周向非對稱性,出現(xiàn)180°～360°周向角范圍的高速區(qū);脈沖背壓工況下,入口流場呈現(xiàn)較強的非定常特征:在排空段流場存在較強的周向非對稱性,但該非對稱性在充滿段明顯減弱。 

【文章來源】：車用發(fā)動機. 2020,(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

離心壓氣機試驗臺架

圖1 離心壓氣機試驗臺架壓氣機性能可以由所測的進出口流動參數(shù)獲得。壓氣機進出口穩(wěn)態(tài)壓力由壓力掃描閥PSI9116測得,其測量誤差為±0.05%FS;穩(wěn)態(tài)流量由出口管道布置的V錐流量計測得,其測量誤差為±0.5%FS;進出口溫度通過Pt100鉑熱電阻測量,其測量誤差為±0.15 K;壓氣機進出口布置有HM90瞬態(tài)壓力傳感器,其測量誤差為±0.4%FS;瞬態(tài)流量由入口處的一維熱線風速儀測得,測量誤差為±0.5%FS。具體瞬態(tài)流量測量方法在文獻[16-17]中有詳細報道。通過NI多通道高速采集卡可以實現(xiàn)各信號的同步采集,試驗采樣率根據(jù)壓氣機的工況設置為12～18 kHz,以獲得壓氣機入口的流動結(jié)構(gòu)變化。

如圖3所示,熱線風速儀流場測量裝置主要架構(gòu)分為兩部分:底座支撐結(jié)構(gòu)和組合測量結(jié)構(gòu)。底座與試驗臺連接保證整個裝置的穩(wěn)定性。測量結(jié)構(gòu)由周向及徑向步進電機、旋轉(zhuǎn)管道、熱線風速儀探針、升降平臺等部件組成。兩個步進電機分別控制測量探針在徑向及周向動作,可使旋轉(zhuǎn)管360°轉(zhuǎn)動;徑向螺桿可帶動升降平臺上下移動,探針即可測量離心壓氣機入口截面任意點的流場信息。本研究采用Dantec一維恒溫熱線風速儀對壓氣機入口速度進行測量,恒溫熱線風速儀利用特制的通電金屬絲與來流發(fā)生換熱,在不同的流速下,金屬絲與流體的換熱量不同,內(nèi)部電橋通過改變電壓的方式使熱線絲處于恒溫狀態(tài),此時測量熱線風速儀的電壓信號便可獲得相應的流體速度。熱線探針與Dantec多通道轉(zhuǎn)換器相連(見圖4a),可實現(xiàn)6通道同時進行測量,同時帶有溫度通道及熱敏電阻通道以保證測量的精度及穩(wěn)定性。熱線電壓信號通過此轉(zhuǎn)換器與NI采集卡相連,利用PXI采集系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集(見圖4b),實現(xiàn)與壓氣機性能參數(shù)采集的同步測量。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]壓氣機性能變化對發(fā)動機瞬態(tài)性能的影響[J]. 黃強煒,倪計民,王琦瑋.  車用發(fā)動機. 2019(02)
[2]激光多普勒測速技術(shù)進展[J]. 張艷艷,鞏軻,何淑芳,霍玉晶.  激光與紅外. 2010(11)
[3]五孔探針非對向測量法在風洞自動測試系統(tǒng)的應用[J]. 鐘兢軍,宋彥萍,蘆文才,徐文遠.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 1997(03)

博士論文
[1]內(nèi)燃機高壓比離心壓氣機擴穩(wěn)非對稱流動控制研究[D]. 楊名洋.清華大學 2011



本文編號：3006950