风机气垫防磨叶片表面压力实验研究

　　文编号风机气垫防磨叶片表面庙力实验研究李少华，车德勇，胡思科东北电力学院动力工程系，吉林吉林结果进行了详细分析。通过实验研巧了主流速度为10/s化不同开孔方向、不同射流速度对空屯、叶片表面压力的影响。实验结果表助叶片表面吹入合适的射流后，表面压力比无射流时高。

　　作者提出了风机气垫防磨思想，并在文献]中对风机气垫叶栅的流场进行了实验研究和数值模拟「11，但并没有研宛叶片表面形成防磨气垫后对叶片气动特性的影响。本文对单相气体流场中的新型气垫防磨叶片，在不同开孔方向、不同射流速度的情况下测量了叶片的表面压力，其目的在于分析不同开孔方向、不同射流速度对气垫防磨叶片表面压力的影响。

　　实验设备如图1所示，包括流动系统和射流发生系统。流动系统由风机、小型直流式风洞、实验段和排气段组空必翼型叶片安装在实验段内。实验段为XX430的矩形有机玻璃方筒，侧面开有与叶片外形完全相同的孔，将叶片刚好插入。并在实验段上表面沿主流方向开槽，便将热膜风速仅的探头和静压管插入流场。射流发生系统由空气压缩机、压力调节器和定的管路组成空压机通过定的管路及压力调节器与空必叶片相患判提供实验中所需的射流。

　　实验用空必翼型叶片表面巧匀开有20Xll个孔，孔径为l，开孔方向分别为与水平方向成45和90°。空必翼型叶片的设计参数如表1所示，其中为距机翼头部的水平距离主为叶片弦长。，1，为机翼大厚度为任断面的机翼厚度。

　　稳定段2.实验段3.尾段4.排气段5.风机6.空压机7.压力调节器图1实验装置化05化96叶片参2实验方法实验固定主流速度，改变叶片小孔射流速度。实验叶片固定在零冲角位置，实验中用热膜风速仪测量主流速度和叶片小孔射流速度，用静压管测量了沿叶片型线方向的表面压力。实验中主流速度为1与水平成45°和90°。由于所选叶片是对称叶型、叶片上下表面的压力分布完全相同，因此实验时只测量上表面的压力。实验叶片沿型线布置28个测点，叶片头部压力梯度较大，布置测点较密，前缘点至叶片大厚度处两相邻测点沿弦向的距离为化5，叶片大厚度至尾缘点处两相邻测点沿弦向距离为11.

　　实验中用压力系数。表示叶片表面各测点实际测得的压力，并绘制成相应的叶片表面压力分布曲线定义为[2]：公式中为叶片表面压力为未受扰动来流压力；为空气密度；。：为来流速度。

　　实验结果及分析1垂直射流气垫叶片射流垂直入射时的压力系数曲线图。由图2可W看出，垂直射流速度为10/s时，叶片表面压力出现波动，其它条件不变，继续加射流速度至15波动随射流速度的增加逐渐加剧，见图3、图4、图5.

　　2射流垂直入射时的表面压力系数由上实验结果可看出，当速度比射流与主流速度之比1化射流对主流场已产生定的干扰，此时垂直射流对主流的阻碍作用较大，使主流速度降低，表面压力升高，另方面，主气流对射流的横向吹扫作用造成射流沿主气方向的两侧补气条件不同，射流的两侧产生压力差，射流在压力差作用下发生弯曲31，主气流对射流的这种压迫作用损失了射流的部分原动力即动量，这株射流的速度降化进步提高叶片的表面压力。但垂直射流时，在射流上游距离射流较近的位置由于垂直射流与主气流的相互阻碍作用较强，表面压力升高，又因为垂直射流相对不易弯曲41，射流速度的水平分量较小，射流的顺流贯穿段较锾在射流下游距离射流孔较远又没有到达邻近射流孔的位置气垫不连级气垫厚度变薄，气垫对主气流的支撑作用减弱，叶片的表面压力有所降低，因而气垫叶片射流垂直入抽时压力系数波动较大，曲线的平滑性不是很好。比较图25可看出，速度比越大，叶片的表面压为越不稳定。

　　射流倾斜入射时的表面压力系数8射流倾斜入射时的表面压力系数9射流倾斜入射时的表面压力系数由于上述结果可1看化对于射流倾斜入射的气垫叶片，速度比1时的表面压力与无射流时相比有所增大，这与射流垂直入射时相同。此外，比较其它条件相同，射流垂直入射和倾斜入射时，叶片表面形成气垫后的压力系数曲线可抖看出，射流倾斜入射的压力系数曲线比垂直入射时的曲线平滑得多。

　　倾斜射流《射流速度方向与主流速度方向夹角较小，射流对主气流的阻碍作用不如垂直射流强烈，加之倾斜射流在主流方向的分速度较大，射流的顺流贯穿段较长，形成的气垫比较连续，所倾斜射流时叶片表面不同位置处的表面压力比垂直射流的表面压力稳定。

　　4结论。气垫叶片射流垂直入射不如倾斜入射表面压力稳定：对于射流倾斜45°入射的气垫叶片，速度比及1时，叶片的表面压力略高于同样条件无射流时叶片的表面压力；对于射流倾斜45°入射的气垫叶片，其表面压力随射流速度的增加而大。

　　由上述结果可看出，叶片表面吹入合适的射流有向外。支撑，主气流的作用，可抖防止主气流中携带的粒子撞击叶片表面，从而这到防磨的目的。

　　参考义献[习刘天宝。流体力学及叶栅理论。机械工业出版社。

　　余常昭。蓖动射流].高等教育出版社。1993.

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