技术摘要：
本发明提供一种可变间隙的平面叶栅间隙调节实验装置以及实验方法，装置包括：上(组合)栅板、下栅板、定位柱、叶片、定位柱螺栓、类千分尺顶杆；上(组合)栅板包括中空栅板、叶片顶板、固定盖板、固定套筒；通过类千分尺顶杆和上(组合)栅板的安装配合以及叶片顶板与叶片  全部
背景技术：
中提出的问题。 CN 111579197 A CN 111579197 A 权　利　要　求　书 1/2 页 1.一种可变间隙的平面叶栅间隙调节实验装置，其特征在于，包括：上(组合)栅板(1)， 下栅板(2)、定位柱(3)、定位柱螺栓(4)、叶片(5)、类千分尺顶杆(6)； 所述上(组合)栅板(1)与所述下栅板(2)上下相对设置，所述上(组合)栅板(1)的四角 位置各通过定位柱与所述下栅板连接固定； 所述上(组合)栅板(1)包括中空栅板(1-1)、叶片顶板(1-2)、固定盖板(1-3)、固定盖板 螺栓(1-4)、固定盖板螺母(1-5)、固定套筒(1-6)；所述中空栅板(1-1)下侧开设N个叶型通 槽(1-1-1)，内部开设两层阶梯矩形导槽，所述叶片顶板(1-2)安装至所述中空栅板第二层 矩形导槽(1-1-3)内； 所述叶片(5)的设置个数为N个，每个所述叶片垂直设置，通过所述叶型槽(1-1-1)穿过 所述中空栅板(1-1)，与所述叶片顶板(1-2)下端面焊接，从而使所述叶片顶板(1-2)在所述 中空栅板第二层阶梯槽(1-1-3)内移动以带动所述叶片(5)在所述叶型槽(1-1-1)内沿展向 移动；并且所述上(组合)栅板(1)与所述下栅板(2)之间距离固定，平面叶栅间隙(7)大小由 所述下栅板(2)和所述叶片(7)下端面距离决定。 所述类千分尺结构顶杆(6)通过所述固定套筒(1-6)，与所述叶片顶板(1-2)安装配合； 所述固定盖板(1-3)与所述中空栅板(1-1)通过所述固定盖板螺栓(1-4)与所述固定盖板螺 母(1-5)连接；所述固定套筒(1-6)焊接至所述固定盖板(1-3)上相应位置；所述类千分尺顶 杆(6)与所述固定套筒(1-6)以及叶片顶板(1-2)配合安装；所述类千分尺顶杆(6)受到所述 固定套筒(1-6)和所述叶片顶板(1-2)的约束，只可通过旋转微分套筒(6-3)；使测微螺杆 (6-1)旋进或旋出，带动所述叶片顶板(1-2)沿展向移动从而带动所述叶片(5)沿展向移动； 所述叶片(5)下端面与所述下栅板(2)之间距离随叶片(5)展向移动而改变；从而实现了平 面叶栅间隙(7)调节。所述锁紧螺钉(1-6-1)安装在所述固定套筒(1-6)上并与类千分尺顶 杆(6)中螺母套筒(6-2)配合，通过锁紧螺钉(1-6-1)实现所述类千分尺顶杆(6)中测微螺杆 (6-1)的锁紧；从而实现对所述叶片(5)展向位置的固定；从而实现叶顶间隙(5)大小的固 定。 2.根据权利要求1所述的可变间隙的平面叶栅间隙调节实验装置，其特征在于，所述类 千分尺顶杆(6)由成品千分尺(8)加工改装而成；所述固定套筒(1-6)由成品千分尺尺架(8- 7)切削加工，并与所述锁紧螺钉(1-6-1)配合安装而成；间隙大小的精度由所述类千分尺顶 杆(6)的精度决定，可达到0.01mm。 3.根据权利要求1所述的可变间隙的平面叶栅间隙调节实验装置，其特征在于，所述中 空栅板(1-1)内部开设两层阶梯槽；第一层槽(1-1-2)起始于中空栅板上端面，槽截面大小 与所述固定盖板(1-3)上端面大小相同，槽深与所述固定盖板(1-30)右侧较厚部分厚度相 同；第二层槽(1-1-3)起始于第一层槽底部，第二层槽截大小与所述叶片顶板(1-2)下端面 大小相同，槽深与所述叶片顶板(1-2)右侧厚度与所述叶顶间隙(7)最大值之和相同。 4.根据权利要求1所述的可变间隙的平面叶栅间隙调节实验装置，其特征在于，所述叶 片顶板(1-2)左侧部分较厚，开设两层圆形阶梯槽，所述类千分尺顶杆通过卡入阶梯槽与所 述叶片顶板配合安装，并通过第二层阶梯槽(1-2-2)与所述固定套筒(1-6)和所述类千分尺 测微螺杆(6-1)不同心的方式实现所述类千分尺顶杆(6)仅可以通过转动微分套筒(6-3)实 现测微螺杆(6-1)的旋进与旋出，而无其他方向的自由度。 5.根据权利要求1所述的可变间隙的平面叶栅间隙调节实验装置，其特征在于，对于N 2 CN 111579197 A 权　利　要　求　书 2/2 页 个所述叶片(5)，包括2个测压叶片以及N-2个非测压叶片；两个测压叶片布置于N个所述叶 片(5)的中间位置。 6.根据权利要求1所述的可变间隙的平面叶栅间隙调节实验装置，所述叶片顶板(1-2) 中间部分开设矩形槽(1-2-3)；所述固定盖板中间开设矩形槽(1-3-1)，其目的在于便于测 压空心针管(9)引出。 7.根据权利要求5所述的可变间隙的平面叶栅间隙调节实验装置，其特征在于，所述叶 片(5)开设多个静压孔(5-1)；每个所述静压孔在三维空间呈现L型，其底端位于所述叶片上 端面，然后垂直于叶片上端面向下延伸，当延伸到M％叶高处时，向垂直于叶型曲面的方向 延伸，并从所述叶型曲面伸出。 8.根据权利要求6所述的可变间隙的平面叶栅间隙调节实验装置，其特征在于，还包括 测量装置；所述测量装置包括测压空心针管(9)、软管(10)、压力扫描阀(11)和测量终端 (12)； 所述测压空心针管(9)的顶端密封插入对应的所述静压孔(7-1)的端口，底端穿过所述 的叶片顶板的矩形槽(1-2-3)和固定盖板(1-3-1)的矩形槽；所述软管(10)的一端与所述测 压空心针管(9)的顶端连通固定；所述软管(10)的另一端接入所述压力扫描阀(11)的接口； 所述压力扫描阀(11)和所述测量终端(12)连接。 9.一种权利要求1-8任一项所述的可变间隙的平面叶栅间隙调节实验装置的实验方 法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，将焊接在叶片顶板(1-2)上的测压叶片和非测压叶片穿过中空栅板(1-1)的叶 型槽(1-1-3)，使叶片顶板(1-2))安装在中空栅板第二个阶梯槽(1-2-3)内；将类千分尺顶 杆(6)与焊接在固定盖板(1-3)上的固定套筒(1-6)配合安装并卡入叶片顶板第二层槽(1- 2-2)内；将固定盖板(1-3)与中空栅板(1-1)用固定盖板螺栓(1-4)连接；将下栅板(2)与安 装好的上(组合)栅板(1)以及定位柱(3)通过定位柱螺栓(4)装配在一起。 步骤2，旋进微分套筒(6-3)，驱动叶片顶板(1-2)带动叶片(5)沿展向移动，使叶片(5) 顶住下栅板上端面，此时类千分尺顶杆的刻度(6-5)应为0，否则需要调零。 步骤3，旋出微分套筒(6-3)，驱动叶片顶板(1-2)带动叶片(5)沿展向移动，读取类千分 尺顶杆刻度(6-5)，当刻度大小为第一特定间隙大小时，停止旋出类千分尺顶杆(6)的微分 套筒(6-3)，并拧紧锁紧螺钉(1-6-1)；此时平面叶栅间隙为第一特定间隙。 步骤4，采用步骤3调节后的平面叶栅实验装置，进行第一特定间隙下的风洞试验。 步骤5，当第一特定间隙下的风洞实验结束后，旋出锁紧螺钉(1-6-1)，然后将叶顶间隙 (7)大小调节为第二特定间隙大小，方法为： 步骤5.1旋出微分套筒(6-3)，驱动叶片顶板(1-2)带动叶片(5)沿展向移动，读取类千 分尺顶杆刻度(6-5)，当刻度大小为第而特定间隙大小时，停止旋出类千分尺顶杆(6)的微 分套筒(6-3)，并拧紧锁紧螺钉(1-6-1)；此时平面叶栅间隙为第而特定间隙。 步骤6，采用步骤5.1调节后的平面叶栅实验装置，进行第二特定间隙下的风洞试验。 步骤7，以此类推，进行不同特定间隙大小下的风洞试验。 3 CN 111579197 A 说　明　书 1/8 页 一种可变间隙的平面叶栅间隙调节实验装置与实验方法 技术领域 本发明属于平面叶栅实验装置技术领域，具体涉及一种可变间隙的平面叶栅间隙 调节实验装置与实验方法
技术实现要素：
压气机/涡轮是是典型的旋转叶轮机械，应用于航空发动动机、燃气轮机以及各类 动力装置。为了避免旋转叶尖与机匣壁面或旋转轮毂与静止静叶之间的摩擦碰撞而造成安 全隐患，通常会在旋转转子叶尖与静止的机匣壁面或旋转轮毂端壁与静止静叶叶尖之间的 保留一定的径向间隙，从而形成叶轮机械中特有的间隙结构。已有的研究表明，在叶片压、 吸力面的压差作用下，通道中靠近压力面的部分气流翻越叶尖，从而形成叶顶间隙泄漏流， 这对压气机的气动效率、增压能力以及稳定裕度造成了很大影响。有关叶顶间隙对压气机 气动性能、失稳机理等研究已成为叶轮机械领域的研究热点。叶顶间隙的大小会对叶顶间 隙泄漏流形成的复杂的涡系结构发展产生较大的影响，从而对压气机的气动性能与稳定性 造成不同程度的影响。因此，以平面叶栅风洞为平台，开展叶顶间隙流动影响的实验研究是 深刻认识叶顶间隙流动机理、掌握叶顶间隙对压气机性能影响规律的重要手段，而带有间 隙的平面叶栅实验件则是开展实验研究的关键。 在传统的叶顶间隙影响的实验研究中，需根据实验目的设计不同间隙大小的多套 叶栅试验件模型，然后在叶栅风洞实验台上更换不同的试验模型，以获得不同间隙大小的 实验数据，不仅实验成本高(多套模型)，而且耗费较长的试验时间(拆装模型)。 针对这一问题，许多学者和相关技术人员提出了不同的解决方案：韩少冰等在研 究中采取螺栓调节的方式改变叶栅试验件叶顶间隙大小，这种方法的缺陷在于不同的实验 间隙大小需要加工不同的垫块，同时，实验组间需要更换不同的垫块，耗费较长的实验时 间；黄康等人提出了一种可连续变叶顶间隙的平面叶栅实验装置，通过在下栅板下侧安装 直线步进电机驱动叶片沿展向运动，改变叶片顶部端面与上栅板下端面距离来改变叶顶间 隙大小；但这种方法由于步进电机安装在叶栅下侧中部，导致不易从叶栅中部通道周期性 较好的待测叶片底端引出测压导管，同时叶顶间隙大小的改变由步进电机步进控制，呈跳 跃性，而非平滑的改变。