[实用新型]一种用于平板射流气膜冷却的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种用于平板射流气膜冷却的实验装置，包括主流加热系统，主流加热系统分别与射流冷却系统、流动数据采集系统和温度数据采集系统连接，射流冷却系统通过集气腔与主流加热系统的实验段连接，温度数据采集系统通过设置在实验段和集气腔内的多个热电偶分别采集主流加热系统和射流冷却系统的温度，流动数据采集系统设置在实验段的外部一侧。本实用新型能够实现在自制小型风洞下，低温范围内，对平板气膜冷却在不同设计工况下的流动和换热结果得到精确的获取，对平板气膜冷却结构设计具有重要的支撑作用。

技术领域

本实用新型属于空气动力学实验技术领域，具体涉及一种包含加热主流、冷却射流用于平板气膜冷却的可视化实验装置。

背景技术

随着对燃气轮机总体性能要求的提高，透平进口温度不断提高，未来可达到1600～1800℃，而高温合金钢叶片所能耐受的温度目前最高可达900℃，不能满足使用的要求，气膜冷却作为提高叶片耐受温度的一种有效措施，具有高温降的特点，受到了越来越广泛地关注。因此，如何设计一种现实可行、稳定性好、实验结果准确性高、便于对气膜冷却的流动结构和换热效果同时获取分析，可用于气膜冷却结构设计的空气动力学可视化实验装置具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于平板射流气膜冷却的实验装置，适用于低温环境中，简化了气膜冷却模型，采用单孔平板实验段获得不同孔型、吹风比及射流角下流动结构和气膜冷却效率，稳定性好、实验结果准确性高、操作简单。

本实用新型采用以下技术方案：

一种用于平板射流气膜冷却的实验装置，包括主流加热系统，主流加热系统分别与射流冷却系统、流动数据采集系统和温度数据采集系统连接，射流冷却系统通过集气腔(17)与主流加热系统的实验段(5)连接，温度数据采集系统通过设置在实验段(5)和集气腔(17)内的多个热电偶分别采集主流加热系统和射流冷却系统的温度，流动数据采集系统设置在实验段 (5)的外部一侧，用于采集实验流动数据。

进一步的，主流加热系统包括进口段(1)，进口段(1)依次经过翅片加热段(2)、稳流段(3)、过渡段(4)、透明亚克力板实验段(5)、扩张段(8)、出口段(9)与风机(10)连接，在实验段(5)内阶梯设置有射流板。

进一步的，翅片加热段(2)采用若干单根翅片加热管进行电加热，在翅片加热段(2)与稳流段(3)的连接处依次设置有蜂窝罩(19)和尼龙滤网(20)，主流加热系统中各段连接处均设置有海绵密封软垫。

进一步的，翅片加热管采用横向等距和轴向插排的排布方式，横向间距为翅片加热管的许用间距，轴向间距为横向间距的二倍。

进一步的，进口段(1)的型线采用双纽线，以截取原点和与原点处切线相垂直的点之间的曲线段为进口段(1)的型线。

进一步的，射流冷却系统包括空压机(11)，空压机(11)经过液氮冷却系统与集气腔(17) 连接，液氮冷却系统包括保温桶(14)，保温桶(14)内设置有液氮和冷却管路，冷却管路与集气腔(17)的连接管路上均设置有两层玻璃保温棉。

进一步的，空压机(11)与保温桶(14)之间的管路上依次设置有稳流阀(12)和粒子发生器(13)，保温桶(14)与集气腔(17)之间的管路上设置有流量计(15)，粒子发生器(13)中采用无色或淡黄色油状液体癸二酸二辛脂做为示踪粒子。

进一步的，温度数据采集系统包括温度信号采集系统，温度信号采集系统分别与设置在集气腔(17)内的第一热电偶(16)，设置在过渡段(4)出口处的热电堆(21)，设置在实验段 (5)内射流板上游的第三热电偶(22)和射流板下游的第二热电偶(18)连接，用于将采集的温度数据上传至计算机。