孙鹏飞,徐鸿鹏,李涛,李大海,李宝童,洪军

(1.西安交通大学机械工程学院,710049,西安;2.西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室,710049,西安;3.西安航天动力试验技术研究所,710100,西安)

涡轮流量计作为大推力液体火箭发动机燃料供给系统的关键精密测量组件,其测量精度对研制发动机、获取发动机的准确特性具有非常重要的现实意义。作为典型的速度式流量计,涡轮流量计由流体推动涡轮旋转,根据涡轮旋转角速度与流体流速的比例关系,实现对流量的监测。此外,涡轮流量计因具有重复性好、量程范围宽、适应性强、精度高、体积小等特点,被广泛应用于多种领域[1-2]。目前,涡轮流量计的测量性能通常采用水或柴油进行鉴定,而在大推力液体火箭发动机燃料供给系统中,涡轮流量计的工作环境为低温液氧,介质和温度的转变会导致涡轮流量计的测量偏差。

为提升涡轮流量计的测量精度,常见的方法为优化涡轮流量计的几何构型,例如导流架的类型[3-4]、导头形状[5-6]、凹槽宽度[7]、导程长度[8]以及涡轮的构型[9-10]。其中,导流架通过对流体介质的流动方向进行导向,维持了流体介质的稳定运动方向。对具有不同导头的导流架研究结果表明,在大流量条件下,相比于传统球形导流架,流线型导流架因具有更缓的渐变梯度导头,有效降低了涡轮流量计运行管道内的速度梯度,提升了涡轮流量计的测量精度[5]。此外,合理减小导流架的凹槽宽度还能有效降低涡流引起较大的压力损失[7],从而保证了流量计的测量精度。……