[发明专利]一种确定涡轮叶片微粒沉积部位的实验系统和方法

权利要求书

1.一种确定涡轮叶片微粒沉积部位的实验系统，其特征在于，所述实验系统包括用于模拟涡轮叶片主流流场特征的主流通道、用于模拟涡轮叶片内部冷却流场特征的二次流通道和设置在主流通道和二次流通道气流出口的实验段，

所述主流通道包括用于向实验段输入主流气体的主流管路，所述主流管路上设置有用于调节所述主流管路内气体流量的主调节阀和槽道流量计、用于调节所述主流管路内气体温度的调温装置以及用于稳压的稳压箱，所述主调节阀、所述槽道流量计、所述调温装置和所述稳压箱依次连接，所述主调节阀的前端设有用于向实验系统中投放干燥粉尘颗粒的投放装置，所述干燥粉尘颗粒随着主流气体进入所述实验段；

待测的涡轮叶片设置在所述实验段内进行沉积实验。

2.根据权利要求1所述的确定涡轮叶片微粒沉积部位的实验系统，其特征在于，所述投放装置包括设置在所述主流管路外的粉尘容器以及与粉尘容器连接设置在所述主流管路内的格栅分布管，所述粉尘容器内的干燥粉尘颗粒随着压缩空气的输入进入所述格栅分布管，所述格栅分布管上均匀设有多个喷孔用于将干燥粉尘颗粒均匀散布在主流通道内。

3.根据权利要求1所述的确定涡轮叶片微粒沉积部位的实验系统，其特征在于，所述待测的涡轮叶片为模拟真实涡轮叶片的结构设置的模拟叶片。

4.根据权利要求1所述的确定涡轮叶片微粒沉积部位的实验系统，其特征在于，所述调温装置包括用于加热主流气体的电加热器和用于控制所述电加热器工作的可控硅调功器，所述可控硅调功器可以获取所述主流管路内主流气体的实时温度以便实时控制所述电加热器的工作。

5.根据权利要求1所述的确定涡轮叶片微粒沉积部位的实验系统，其特征在于，所述二次流通道包括用于向实验段输入冷却气体的二次流管路，所述二次流管路上设置有用于调节所述二次流通道内气体流量的二次流调节阀和涡街流量计以及用于测量所述二次流通道内气体温度的热电偶。

6.根据权利要求5所述的确定涡轮叶片微粒沉积部位的实验系统，其特征在于，所述实验系统还包括数据采集装置，所述数据采集装置用于采集所述槽道流量计和所述涡街流量计所测量的流量后对所述主调节阀和所述二次流调节阀进行调节。

7.根据权利要求1所述的确定涡轮叶片微粒沉积部位的实验系统，其特征在于，所述实验段包括用于模拟涡轮叶片真实工作环境的叶片通道，

所述叶片通道内部中空，所述待测的涡轮叶片在所述叶片通道内进行沉积实验，

所述叶片通道侧壁设有多个用于观测待测涡轮叶片沉积形态的观测窗、所述叶片通道上还设有用于测量叶片前缘和尾缘处气流温度的热电偶。

8.根据权利要求7所述的确定涡轮叶片微粒沉积部位的实验系统，其特征在于，所述实验系统还包括通过观测窗对沉积形态进行观测的多个红外热像仪，所述多个红外热像仪与多个所述观测窗一一对应。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述实验系统的确定涡轮叶片微粒沉积部位的实验方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：将干燥粉尘固体颗粒置于投放装置；

S2：对待测涡轮叶片壁面进行表面黏附性处理；

S3：将处理后的待测涡轮叶片放置在实验段；

S4：向主流通道和二次流通道内通入压缩气体，干燥粉尘固体颗粒随主流通道内的气流进入实验段，进行沉积实验；

S5：观察实验段发生的沉积实验，得到涡轮叶片微粒沉积部位。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述干燥粉尘固体颗粒的粒径范围为1μm-4μm；所述处理后的待测涡轮叶片的表面粗糙度Ra为1.6-3.2。