[发明专利]涡轮叶片型面单排气膜冷却孔流量系数测量方法及其应用

权利要求书

1.涡轮叶片型面单排气膜孔流量系数测量试验件，该试验件采用包括主、次流侧板的双层孔板组合结构，其特征为：所述主流侧板与次流侧板通过螺钉紧固连接；所述主流侧板采用有机玻璃板，次流侧板采用铝合金板；在有机玻璃板和铝合金板中部相同位置同时加工出单排气膜孔，以保证气膜孔总厚度t14与真实涡轮叶片一致。

2.根据权利要求1所述的涡轮叶片型面单排气膜孔流量系数测量试验件，其特征为：所述试验件为平板结构或针对涡轮叶片特定位置的曲面结构。

3.涡轮叶片型面单排气膜冷却孔流量系数测量的试验系统，包括权利要求1-2任一所述的涡轮叶片型面单排气膜孔流量系数测量试验件，其特征为：包括依次连接的储气罐、主流阀门、主流热式流量计、整流段、主流段整流风洞、冷却塔；所述次流阀门一端与储气罐输出端连接，另一端依次与次流热式流量计、次流稳压罐、测量试验件连接；所述涡轮叶片型面单排气膜孔流量系数测量试验件设置在主流段整流风洞中。

4.涡轮叶片型面单排气膜冷却孔流量系数测量的试验方法，包括权利要求3所述的涡轮叶片型面单排气膜冷却孔流量系数测量的试验系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：确定所测量试验件气膜孔相关特征参数；

步骤2：确定试验件主次流侧板的双层孔板组合结构；

步骤3：对主流和次流提供压缩气体；

步骤4：获取气膜孔进口次流总温、进口次流总压、出口主流静压；

步骤5：计算次流的理论流量；

步骤6：计算涡轮叶片型面单排气膜冷却孔流量系数。

5.根据权利要求4所述的涡轮叶片型面单排气膜冷却孔流量系数测量的试验方法，其特征在于，所述步骤1进一步包括如下内容：试验件选取真实涡轮叶片相同气膜出流角度、气膜孔直径、长径比、无量纲冷却通道高度、气膜孔总厚度和气膜孔个数等特征参数。

6.根据权利要求4所述的涡轮叶片型面单排气膜冷却孔流量系数测量的试验方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括如下内容：在有机玻璃板中部位置和铝合金板中部相同位置同时加工出单排气膜孔，以保证气膜孔总厚度与真实涡轮叶片一致。

7.根据权利要求4所述的涡轮叶片型面单排气膜冷却孔流量系数测量的试验方法，其特征在于，所述步骤5进一步包括如下内容：结合实测的气膜孔流通面积A，计算得出次流的理论流量：

其中：气膜孔进口次流总温T^*、进口次流总压出口主流静压P₂，并结合实测的气膜孔流通面积A、k为比热比。

8.根据权利要求4所述的涡轮叶片型面单排气膜冷却孔流量系数测量的试验方法，其特征在于，所述步骤6进一步包括如下内容：根据试验实测的次流实际流量，计算得出气膜孔的流量系数：

C_d＝G_re/G_th。

9.将涡轮叶片型面单排气膜冷却孔流量系数测量方法所测得的流量系统应用于航空发动机涡轮叶片设计中。