隨著航空工業(yè)的發(fā)展以及國防事業(yè)的需求,我國自主研發(fā)設(shè)計了一系列的軍用戰(zhàn)機(jī)及民用飛機(jī),這對我國航空發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)提出了更高的要求,其中推力又是衡量航空發(fā)動機(jī)性能的重要指標(biāo)之一。渦輪前溫度是衡量航空發(fā)動機(jī)性能的一個重要指標(biāo),相關(guān)研究表明提高渦輪前溫度能夠顯著提高發(fā)動機(jī)推力。目前國外先進(jìn)的軍用發(fā)動機(jī)渦輪前溫度已高達(dá)2200K以上,過高的渦輪前進(jìn)氣溫度又對發(fā)動機(jī)渦輪材料及冷卻特性提出了更加嚴(yán)格的要求�？紤]到我國航空材料技術(shù)的發(fā)展,渦輪前溫度并不能隨心所欲的提高。因此,在渦輪葉片耐受范圍內(nèi)最大程度提高渦輪前溫度成為了提高發(fā)動機(jī)性能的重要手段之一。所以對渦輪前的溫度實現(xiàn)精準(zhǔn)的測量顯得至關(guān)重要。雙喉道氣動測溫探針發(fā)展于20世紀(jì)50年代,與傳統(tǒng)測溫方式相比,其在超高溫測量方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。氣動測溫探針是通過測量經(jīng)探針冷卻后的氣體溫度,根據(jù)探針的氣動結(jié)構(gòu)關(guān)系式,從而間接求出待測氣體溫度。其具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、易于維護(hù),且能夠同時測量總溫和總壓等優(yōu)點。考慮到探針是對待測高溫氣流進(jìn)行冷卻,通過測量冷卻后溫度實現(xiàn)間接測量的,因此在測量過程中容易受到各種因素的干擾而產(chǎn)生測量偏差。所以必須對可能造成測溫偏差的因素予以分析,并對其進(jìn)行修正,從而實現(xiàn)探針對高溫燃?xì)獾臏?zhǔn)確測量。本文首先對氣動探針的工作原理及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重點分析,結(jié)合實驗數(shù)據(jù)和仿真發(fā)現(xiàn)雖然冷卻后氣流溫度降低到探針第二喉道熱電偶的量程范圍內(nèi),但相對較高的速度及溫度仍然會對第二喉道熱電偶的測量造成一定誤差。其次,針對探針前后兩喉道的比熱比開展了研究,通過分析氣體成分,給出前后喉道隨溫度變化的比熱比值。最后,研究了探針第一喉道熱變形情況,通過數(shù)值仿真,發(fā)現(xiàn)了第一喉道熱變形對探針測溫的影響,并提出了相應(yīng)的修正方法。
【學(xué)位單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V231
【部分圖文】：

沈陽航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文 氣動探針測溫的提出及發(fā)展Scadron[9]以及perry L.Blackshear,Jr.[10]在20世紀(jì)50年代提出了基于兩個限流截面質(zhì)連續(xù)的氣動測溫探頭的測溫原理，并做了相關(guān)實驗確定了雙喉道氣動測溫探針的可行。在同時期 C.Dewey Havill 和 L.Stewart Rolls[11]也提出了類似結(jié)構(gòu)的探針設(shè)計用于對行中戰(zhàn)斗機(jī)的加力燃燒室排氣溫度進(jìn)行測量。Dwight I.Baker[12]將該結(jié)構(gòu)的探針用于箭發(fā)動機(jī)燃燒室的溫度測量。雙喉道氣動測溫探針是通過將第一喉道后的氣流冷卻到于探針第二喉道前的熱電偶的測量范圍內(nèi)，來實現(xiàn)高溫燃?xì)鉁囟鹊臏y量。Scadron 所計的探針結(jié)構(gòu)原理如圖 1.1 所示。其所設(shè)計探頭的第一限流截面是亞聲速的孔板，第限流截面是音速噴管。通過兩喉道之間的高溫氣體通過水冷套冷卻降溫。通過將進(jìn)入

圖 1.2 第一、第二限流截面均為噴管的探針原理圖Sathiyamoorthy[14]和 Massini[15]等研究的氣動測溫探頭為間歇吸氣式。圖 1.3 為其工原理圖。圖 1.3 間歇式吸氣探針原理圖其第一限流截面是噴管，第二限流截面為孔板，并采用關(guān)閉截止閥測量進(jìn)口總壓

4圖 1.3 間歇式吸氣探針原理圖限流截面是噴管，第二限流截面為孔板，并采用關(guān)閉截止閥測量進(jìn)研究了不同馬赫數(shù)和被測氣流總壓條件下流量系數(shù)隨總溫的變化。實動機(jī)預(yù)熱燃?xì)馔ㄟ^直徑 200mm 的管道引入沉降室，沉降室采用導(dǎo)熱，熱量損失可以忽略不計。實驗結(jié)構(gòu)如圖 1.4 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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1 徐祗尚;機(jī)械零件熱變形機(jī)理及其仿真研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

2 李倩龍;機(jī)械零件熱變形計算及分析[D];寧夏大學(xué);2014年

本文編號：2821244