刘习川 孟晓宇

摘 要 在压气机性能试验中，压气机试验件出口直接与排气蜗壳相连。排气蜗壳除了承受高温高压的气流之外，对压气机试验件的气动性能影响必须尽可能小。根据某压气机试验件的试验要求，对排气蜗壳进行设计计算。

关键词 试验;双涵道排气蜗壳;设计;计算

Design of the Bypass Exhaust Volute for a big Compressor Test Rig

Li Xichuan Meng Xiaoyu

AECC HUNAN AVIATION POWERPLANT RESEARCH INSTITUTE，Zhuzhou，China 412002

Abstract In the process of compressor test， the compressor rig is directly connected with the exhaust volute. So， the exhaust volute has to withstand the high temperature and the high pressure of the exhaust， and the effects caused by the exhaust volute on compressor test results should be as small as possible. According to the test requirements of a compressor rig， the exhaust volute was design and calculated.

Key Words Test; Bypass exhaust volute; Design; Calculate

压气机是涡轮发动机的重要部件，技术含量高、设计难度大、研制周期长，是发动机研制中的关键环节[1]。目前，计算仿真还难以准确预估其气动性能及机械动力特性，仍需采用试验的方法进行验证和评估[2～4]。

1 排气蜗壳的气动设计

为使压气机出口流场均匀，排气蜗壳流道按等流速设计[5、6]。蜗壳截面示意图如下：

为减少排气蜗壳的流动损失，尽量减少流道气流速度，根据压气机试验件的性能参数要求，同时考虑到双涵排气蜗壳的外形尺寸不能太大，在流动损失增加有限的情况下，按经验取流速不大于80m/s，按试验件参数指标取堵点压比和堵点效率，计算排气蜗壳出口面积，根据试验件结构尺寸取排气蜗壳入口环径向宽度和入口环直径，得到排气蜗壳流道截面参数。

2 排气蜗壳的结构设计

双涵排气蜗壳耐温耐压不高，采用焊接制作，其中机匣为整体铸造件，材料采用0Cr17Ni7Al焊接，外涵收集器流道壁厚18mm，内涵收集器流道壁厚20mm。双涵排气蜗壳及排气转接段结构简图如图2：

3 双涵排气蜗壳的温度场计算

3.1 边界条件

排气蜗壳边内壁面与试验件出口气流接触，外壁面与大气接触，内、外壁面均给第三类换热边界条件，换热系数由如下平板换热经验公式[7]得到：