[发明专利]进气余旋角度和温度分布耦合的瞬态可调畸变发生装置

说明书

本发明公开了一种进气余旋角度和温度分布耦合的瞬态可调畸变发生装置，属于燃气轮机加力燃烧室技术领域；每个耦合叶片具有六个独立驱动机构，经调节机构可以实时对不同耦合叶片安装角、扭转角度和冷却气流量温度独立调整，以真实发动机机动的速率即时产生实际加力燃烧室进口存在的温度分布和余旋角非均匀分布的复杂极端耦合流场。耦合叶片尾缘可扭转扩大了可生成温度不均匀流场轮廓模式范围，自由度高的耦合叶片对高余旋角区域的复现能力增强，无须对畸变流场轮廓进行降阶近似，可以在不停机情况下于时间空间尺度上获得目标余旋角度和温度分布耦合畸变进气流场，实现了瞬态余旋角度和温度分布耦合畸变模拟。

技术领域

本发明属于燃气轮机加力燃烧室技术领域，具体是一种进气余旋角度和温度分布耦合的瞬态可调畸变发生装置。

背景技术

一体化加力燃烧室把传统涡轮部件的支撑装置划分到加力燃烧室中进行一体化设计，因此一体化加力燃烧室进口截面前移到涡轮动力出口截面。加力燃烧室的进气条件更加恶劣，由于涡轮工作上不均匀性及涡轮叶片旋转产生的尾流作用，导致进气余旋角度在径向和周向都存在不均匀性；涡轮出口温度分布不均匀由冷却气对涡轮壁面进行冷却和主燃烧室不连续的燃油喷射产生。上述各种因素共同导致了一体化加力燃烧室进口为强余旋角度非均匀（非均匀进气余旋角和非均匀进气温度分布）进气条件，是影响加力燃烧室稳定工作的重要因素之一。

真实飞行条件下，加力燃烧室进口气流参数同时存在进气余旋角度和进气温度分布畸变，其流场并不是两种畸变流场的简单叠加，传统的余旋畸变发生装置只能产生单一的进气畸变流场，不能同时模拟两种畸变流场耦合对加力燃烧室作用效果。现有的一些可调节的余旋或温度畸变发生装置产生的流场只是对真实进口流场的降阶近似，不能复现实际飞行工况下瞬态复杂极端的畸变流场，无法满足未来在研究余旋角度和温度分布耦合畸变特性以及实时模拟进气余旋角度和温度分布耦合畸变流场的试验需求。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种进气余旋角度和温度分布耦合的瞬态可调畸变发生装置，该装置为一种叶片扭转角度和安装角以及叶片尾缘释放冷气流量温度可智能调节的进气余旋角度和温度分布耦合畸变发生装置，解决目前无法实时生成加力燃烧室进口真实工况下复杂极端余旋角和温度沿径向及周向不均匀分布的耦合进气流场问题。

本发明是这样实现的：

一种进气余旋角度和温度分布耦合的瞬态可调畸变发生装置，其特征在于，所述的装置包括环形机匣，所述的环形机匣内部设置若干耦合叶片；所述的耦合叶片分为三个部分，包括叶片前缘、叶片主体以及斜向设置的叶片尾缘；叶片尾缘充当了冷却气喷嘴，其可扭转扩大了可生成温度不均匀流场轮廓模式范围。可扭转叶片尾缘作为冷却气释出部件将进气余旋角度和温度分布畸变耦合，解决目前加力燃烧室无法实时生成真实工况下复杂极端余旋角和温度沿径向及周向不均匀分布的耦合进气流场问题。

所述的叶片尾缘分为四个尾缘段，分别为第一尾缘段、第二尾缘段，第三尾缘段，第四尾缘段；各尾缘段之间无相互影响作用；所述的空心柱形旋转机构包括第一空心柱形旋转机构，第二空心柱形旋转机构，第三空心柱形旋转机构，第四空心柱形旋转机构；第一尾缘段、第二尾缘段，第三尾缘段，第四尾缘段分别和第一空心柱形旋转机构，第二空心柱形旋转机构，第三空心柱形旋转机构，第四空心柱形旋转机构焊接；

所述的第一空心柱形旋转机构，第二空心柱形旋转机构，第三空心柱形旋转机构，第四空心柱形旋转机构分别通过四个通过第二弧形开孔穿过外部机匣与步进电机相连，通过设定程序输出调节信号驱动空心柱形旋转机构沿第二弧形开孔中心线在±30°范围做周向旋转，实现耦合叶片尾缘角度沿径向方向可实时调节。

进一步，叶片尾缘内部设置矩形流道；空心柱形旋转机构内部设置空心柱形机构流道；具体的，所述的第一尾缘段、第二尾缘段，第三尾缘段，第四尾缘段中心分别对应存在第一矩形流道，第二矩形流道，第三矩形流道，第四矩形流道；