脉冲气流条件下离心压气机入口流场测量研究

发布时间：2021-01-29 13:16

　　设计一种可用于压气机入口截面流场测量的高频响应全自动步进式测量装置,可使测量探针在入口任意截面的任意测点进行流场测量。将该测量装置配合一维热线风速仪探针,测量离心压气机入口截面的流场分布。将压气机入口剖面分为均布的54个测点,径向均布9个测点,每个测点间隔9 mm,周向每30°进行一轮径向测量直至完成整周测量试验,从而获取整个截面的速度分布。测量工况分别为40 000 r/min稳态工况近堵塞流量点、最高效率点以及20 Hz频率脉冲背压下近堵塞流量点。结果表明:脉冲背压工况下,离心压气机压比-流量曲线呈现围绕稳态特性的迟滞环;稳态工况下,离心压气机入口截面流场存在显著畸变,速度分布呈现明显的周向非对称性,出现180°～360°周向角范围的高速区;脉冲背压工况下,入口流场呈现较强的非定常特征:在排空段流场存在较强的周向非对称性,但该非对称性在充满段明显减弱。 

【文章来源】：车用发动机. 2020,(03)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

离心压气机试验台架

图1 离心压气机试验台架压气机性能可以由所测的进出口流动参数获得。压气机进出口稳态压力由压力扫描阀PSI9116测得,其测量误差为±0.05%FS;稳态流量由出口管道布置的V锥流量计测得,其测量误差为±0.5%FS;进出口温度通过Pt100铂热电阻测量,其测量误差为±0.15 K;压气机进出口布置有HM90瞬态压力传感器,其测量误差为±0.4%FS;瞬态流量由入口处的一维热线风速仪测得,测量误差为±0.5%FS。具体瞬态流量测量方法在文献[16-17]中有详细报道。通过NI多通道高速采集卡可以实现各信号的同步采集,试验采样率根据压气机的工况设置为12～18 kHz,以获得压气机入口的流动结构变化。

如图3所示,热线风速仪流场测量装置主要架构分为两部分:底座支撑结构和组合测量结构。底座与试验台连接保证整个装置的稳定性。测量结构由周向及径向步进电机、旋转管道、热线风速仪探针、升降平台等部件组成。两个步进电机分别控制测量探针在径向及周向动作,可使旋转管360°转动;径向螺杆可带动升降平台上下移动,探针即可测量离心压气机入口截面任意点的流场信息。本研究采用Dantec一维恒温热线风速仪对压气机入口速度进行测量,恒温热线风速仪利用特制的通电金属丝与来流发生换热,在不同的流速下,金属丝与流体的换热量不同,内部电桥通过改变电压的方式使热线丝处于恒温状态,此时测量热线风速仪的电压信号便可获得相应的流体速度。热线探针与Dantec多通道转换器相连(见图4a),可实现6通道同时进行测量,同时带有温度通道及热敏电阻通道以保证测量的精度及稳定性。热线电压信号通过此转换器与NI采集卡相连,利用PXI采集系统进行数据采集(见图4b),实现与压气机性能参数采集的同步测量。

【参考文献】：
期刊论文
[1]压气机性能变化对发动机瞬态性能的影响[J]. 黄强炜,倪计民,王琦玮.  车用发动机. 2019(02)
[2]激光多普勒测速技术进展[J]. 张艳艳,巩轲,何淑芳,霍玉晶.  激光与红外. 2010(11)
[3]五孔探针非对向测量法在风洞自动测试系统的应用[J]. 钟兢军,宋彦萍,芦文才,徐文远.  哈尔滨工业大学学报. 1997(03)

博士论文
[1]内燃机高压比离心压气机扩稳非对称流动控制研究[D]. 杨名洋.清华大学 2011



本文编号：3006950