[发明专利]面向热流动力学的参数测量综合试验系统及试验方法

说明书

本发明涉及一种面向热流动力学的参数测量综合试验系统及试验方法，该系统包括系统主体模块，测量模块和控制模块。该试验系统以涵道风扇为气源，以涡轮为动力装置，依托PTC加热陶瓷和气缸分别作为加热系统和位移系统，辅以压差、压力、温度、位移、转速传感器，模拟航空发动机运行中的一些重要参数(流量、压力、温度、位移、转速等)的测量，并且可以通过调节阀门开度和控制输入信号来实现对于上述参数的调节。该系统可直观展示热流动力学基本原理，涵盖的测量参数全面，且具有结构紧凑，成本低，可操作性强等特点。

技术领域

本发明涉及一种面向热流动力学的参数测量综合试验系统，属于测试与控制领域。

背景技术

针对于所述的温度、压力、位移传感器被广泛用于流体的相关参数测量，但是从目前国际主流的试验仪器生产厂家辉煌公司或ATPIO公司所推出的相关产品来看，如XB-9E和XORTS这些设备，只能实现单一或者少数几个参数的测量，没有针对航空发动机在运行过程中气流的相关参数综合测量模拟和控制仿真的试验系统，并且上述这些系统具有结构复杂，操作繁琐，价格昂贵等特点，很难满足市场上特定客户的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供了本发明公开了一种面向热流动力学的参数测量综合试验系统，模拟航空发动机运行中的一些重要参数(温度、压力、流量、转速，位移等)的测量，并且可以通过调节阀门开度和控制输入信号来实现对于上述参数的控制。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

面向热流动力学的参数测量综合试验系统，包括系统主体模块1，控制模块3和测量模块2，

其中所述系统主体模块1以涵道风扇4为气源，以涡轮12为动力装置，依托PTC加热陶瓷7和气缸8分别作为加热系统和位移系统，包括压差、压力、温度、位移、转速传感器，所述涵道风扇4设置在涡轮12，所述PTC加热陶瓷7，所述气缸8；

所述压差、压力、温度、位移、转速传感器分别设置在；

所述控制模块3包括电调板31、可控硅调压模块32、调速电位器29与调压电位器30，电调板31与调速电位器29连接，直接参与对涵道风扇4的转速控制；所述可控硅调压模块32与调压电位器30连接，直接参与PTC加热陶瓷7的温度控制；

所述测量模块2包括信号调理单元24、采集接口25、信号采集器26与计算机终端27，信号调理单元24将调理之后的数据信号通过采集接口25与信号采集器26相连，之后由与计算机终端27相连的信号采集卡进行信号采集和处理。

进一步的，所述的涡轮12叶片采用铝合金材质，通过在涡轮12转轴上固定径向充磁的高强度磁铁，利用在涡轮转轴上方35-40mm处布置的磁阻式转速传感器采集涡轮12转动过程中产生的磁阻脉冲信号，进而通过信号调理单元24转换为TTL信号进行输出。

进一步的，工作时，涵道风扇4采取PWM调制方式实现对其转速的精准控制，将其产生的初始气流利用三通阀A5进行分离，一部分通过PTC加热陶瓷7进行加热，之后通过三通阀B6与主管路气流混合进而推动涡轮12旋转。

面向热流动力学的参数测量综合试验方法，其特征是，所述的涡轮12转速控制包括两种调节方案：

其一是利用PWM调制方式控制涵道风扇4产生具有不同压力和速度的主流气体，进而实现涡轮12转速的控制；或者是利用在涡轮12后15-20mm处设置节流阀C11，通过调节阀门开度即调节涡轮12出口背压来实现转速控制。

基于上述试验系统，本发明提供面向热流动力学的参数测量综合试验方法，所述系统主体模块1，其特征是所述的位移测量通过从主流管路中引出一定压力的气体接入气缸8，将压力信号转为位移信号，利用LVDT位移传感器实现位移参数的测量。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：