與所述切面的交點，其中η為正整數(shù)，從1遞增，直至所述新圓不再與所述切面相交，
[0046]其中，所述交點即為所述測溫點。
[0047]可以理解的是，平面上圓心點的位置以及圓的半徑r應(yīng)適宜選擇，其應(yīng)盡量滿足圓心接近盤心位置，經(jīng)過半徑r做圓之后與切面相交。比如，以圖2為例，在C7位置的下方設(shè)置一圓心，以半徑r做圓，此時，假設(shè)該圓與切面剛好相交，且所述切面位于所述圓的外部，即交點為所述切面的C7區(qū)域的中心所示的黑點，這樣，在之后的一步中，即可以r+L為半徑做圓，此時，新圓與切面將會包含兩個交點，如圖2中C7區(qū)域的中心點兩邊的最接近中心點的兩個黑點，之后，再以r+2L為半徑做圓，此時，半徑為r+2L的新圓與切面仍將包含兩個交點，為圖2中C7區(qū)域與C6Z的拐點以及C7區(qū)域與C6Y的拐點。如此反復(fù)，直至最后一個或兩個交點，在該實施例中，最后所作的兩個交點為圖2中C1區(qū)域與C2Z的拐點以及C1區(qū)域與C2Y的拐點。
[0048]當將圖2所示的各個區(qū)域的邊緣溫度確定以后，則需要進行溫度場的繪制，本實施例中，采用有限元方法進行溫度場的繪制，比如采用ANSYS軟件計算得到切面實際溫度場，需要說明的是，之后對計算溫度場、差值溫度場等其它溫度場的計算及二維圖形的繪制均使用類似ANSYS的有限元軟件進行，此后不再贅述。圖3給出了實際溫度場的繪制結(jié)果，在該圖中，可以直觀的體現(xiàn)出整個切面的溫度分布，對上述給出的各區(qū)域溫度測量結(jié)果進行技術(shù)之后，圖3中的溫度場示意如下:A線段(或A區(qū)域，以下類似)的溫度為316.667K, B線段的溫度為350K，C線段的溫度為383.333K，D線段的溫度為416.667K，E線段的溫度為450K，Η線段的溫度為550Κ，I線段的溫度為583.333Κ，需要說明的是，上述僅給出了圖示中的部分溫度線段的溫度，并非對整個切面的溫度限制，實際上，在各線段之間根據(jù)需要還可以設(shè)定多條線段，做出更加詳細的溫度場分布圖。
[0049]步驟S5中，對所述切面的任意一條邊，選取任一流動傳熱計算公式計算該邊的三類邊界，并用所述三類邊界替換該邊上測量的溫度，繪制所述切面的計算溫度場。本實施例中，如圖2所示，選擇C4Z邊區(qū)域，加載利用流動傳熱計算公式得到的三類邊界，重新做圖，結(jié)果如圖4所示。
[0050]需要說明的是，本實施例中，對流動傳熱計算的公式很多，該處任選其一。比如采用的流動傳熱計算公式如下:
[0051]Nu = 1.94XGr1/6XReM2/3,
[0052]其中，Nu表示努塞爾數(shù)，Gr表示格拉曉夫數(shù)，Re w表示旋轉(zhuǎn)雷諾數(shù)。通過該計算公式可以明確切面C4Z區(qū)域的三類邊界，所述三類邊界是指物體邊界周圍流體間的表面流動傳熱系數(shù)及周圍流體的溫度。
[0053]另外，圖4中也可以看出，靠近C4Z區(qū)域的切面內(nèi)部溫度流場發(fā)生了變化，而其余位置未發(fā)生變化，該圖中，A?I仍與上述給出的溫度相同，此處不再贅述。
[0054]通過比較圖3及圖4可以明確看出兩者之間的差別，然而，差別的實際數(shù)據(jù)不太直觀，為此，在比較實際溫度場與計算溫度場的步驟中還包括對所述實際溫度場與所述計算溫度場做差，并繪制差值溫度場。差值溫度場如圖5所示，需要說明的是，該圖中A?I與圖3及圖4中的A?I所表示的溫度不同。在該圖5中，A處的溫度為1.667K，B溫度為5K，C溫度為8.333K，D溫度為11.667K，E溫度為15K，F(xiàn)溫度為18.333K，G溫度為21.667K，Η溫度為25Κ，I溫度為28.333Κ。可以理解的是，這些數(shù)據(jù)直觀的反映出了由實測溫度繪制的實際溫度場與由公式推導(dǎo)的計算溫度場之間的差異。
[0055]為了減少上述差異，即本發(fā)明需要對渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式的修正，以使上述差異在可接受的范圍內(nèi)。為此，參考步驟S7及步驟S8，首先進行渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式的替換，之后對最優(yōu)的渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式的系數(shù)的修正，所述系數(shù)，比如流動換熱公式Nu = 1.94XGr1/6XRet//3的系數(shù)為1.94。本實施例中，通過比較最終確認，利用流動傳熱計算公式Nu = 0.07XRe1/3XRetJ1/2得到的溫度場與實際溫度場溫度差的絕對值最小。其中，Re是指雷諾數(shù)。
[0056]之后，需要對上述公式進行系數(shù)修正，在本實施例中，所述修正系數(shù)范圍為0.1?20，所述修正系數(shù)步長Μ為0.1，比如初始設(shè)置系數(shù)為0.1，此時采用0.1Nu來計算溫度場，之后分別用0.2Nu、0.3Nu、0.4Nu……20Nu來計算溫度場，當溫差范圍在0?1°C時即可，本實施例中，達到上述條件后，得到的修正系數(shù)為5.2。
[0057]最后需要指出的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式修正系數(shù)確定方法，其特征在于，包括: 51、自渦輪旋轉(zhuǎn)盤的盤心至盤緣做切面，所述切面包括多條邊； 52、在所述切面的邊緣上的選取多個測溫點； 53、對多個測溫點分別進行溫度測量； 54、根據(jù)測量的溫度對所述切面進行實際溫度場計算，繪制所述切面的實際溫度場； 55、對所述切面的任意一條邊，選取任一流動傳熱計算公式計算該邊的三類邊界，并用所述三類邊界替換該邊上測量的溫度，繪制所述切面的計算溫度場； 56、比較所述實際溫度場與所述計算溫度場； 57、選取另一流動傳熱計算公式計算與所述步驟S5中選取的同一條邊的三類邊界，重復(fù)步驟S5及S6，直至選出與實際溫度場最接近的計算溫度場，所述最接近的計算溫度場是指該計算溫度場與實際溫度場溫度差的絕對值最?。? 58、對生成最接近的計算溫度場的流動傳熱計算公式進行系數(shù)修正，在修正系數(shù)范圍內(nèi)，從起點以修正系數(shù)步長Μ遞增至終點，由此獲得的多個修正系數(shù)分別乘以該流動傳熱計算公式，并分別計算與所述步驟S5中選取的同一條邊的三類邊界，繪制修正溫度場，找出修正溫度場與所述實際溫度場的溫度差在給定的溫差范圍內(nèi)的修正系數(shù)。 59、通過步驟S8中最終得到的修正系數(shù)修正步驟S8中的流動傳熱計算公式。2.如權(quán)利要求1所述的渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式修正系數(shù)確定方法，其特征在于:所述多個測溫點均布在所述切面的邊緣上。3.如權(quán)利要求2所述的渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式修正系數(shù)確定方法，其特征在于:所述多個測溫點的選取包括: 選取平面上任一點作為圓心，以長度r為半徑做圓，使所述圓與所述切面相交，記錄所述圓與所述切面的交點； 設(shè)置步長L，以r±nL為半徑，重新做圓，記錄新圓與所述切面的交點，其中η為正整數(shù)，從1遞增，直至所述新圓不再與所述切面相交， 其中，所述交點即為所述測溫點。4.如權(quán)利要求1所述的渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式修正系數(shù)確定方法，其特征在于:所述比較實際溫度場與計算溫度場的步驟包括對所述實際溫度場與所述計算溫度場做差，并繪制差值溫度場。5.如權(quán)利要求1所述的渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式修正系數(shù)確定方法，其特征在于:在所述步驟S8中，所述修正系數(shù)范圍為0.1?20，所述修正系數(shù)步長Μ為0.1。6.如權(quán)利要求1所述的渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式修正系數(shù)確定方法，其特征在于:所述實際溫度場、計算溫度場、差值溫度場以及修正溫度場均采用有限元分析軟件制作。7.如權(quán)利要求1所述的渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式修正系數(shù)確定方法，其特征在于:所述給定的溫差范圍為0?rc。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式修正系數(shù)確定方法，屬于航空發(fā)動機渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱試驗領(lǐng)域。首先自渦輪旋轉(zhuǎn)盤的盤心到盤緣做切面并在切面上測不同半徑位置處溫度，之后根據(jù)測量得到的溫度計算切面實際溫度場并與加載某一流動傳熱計算公式得到計算溫度場進行比較，找到最接近的計算溫度場，最后選取修正系數(shù)范圍、步長以及溫差范圍，對最接近的計算溫度場的流動換熱計算公式進行修訂。通過本發(fā)明獲得的渦輪旋轉(zhuǎn)盤腔流動換熱公式更加適用于航空發(fā)動機渦輪盤的流動換熱計算。
【IPC分類】G01M15/00
【公開號】CN105300695
【申請?zhí)枴緾N201510609409
【發(fā)明人】于霄, 牟宇飛, 李利維, 吳小軍, 李鑫, 李毅, 陸海鷹
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司沈陽發(fā)動機設(shè)計研究所
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年9月22日