100/200/460/700μm粒子撞击铝板的试验研究

粒子撞击壁面的反弹特性对准确预测发动机中微粒运动轨迹及撞击壁面的腐蚀情况有重要意义。为了获得颗粒的反弹特性,利用高速摄影设备对平均粒径为100、200、460、700μm的石英颗粒在10°~80°撞击角下撞击铝板进行了试验研究。试验结果表明:粒子反弹矢量具有随机性,但在大量统计数据下,其恢复系数分布基本符合高斯分布,可用均值及标准偏差描述。平均切向恢复系数随着撞击角度的增加先减小后增加。平均法向速度恢复系数是撞击角度的三次多项式函数。通过对实验数据的分析获得了4种粒径粒子撞击铝板的切/法向速度恢复系数平均值随撞击角度的变化公式,以及切/法恢复系数的标准偏差的变化规律。

非球形粒子反弹分布特性试验探究

砂粒撞击发动机进气粒子分离器壁面会决定粒子的运动轨迹。为了获得不规则形状对反弹特性的影响,进行了600μm钢珠及600~800μm非球形石英颗粒撞击树脂涂层板/合金钢板/铝板的试验,并分析了统计分布规律。试验结果表明,球形颗粒的恢复系数较为集中,而非球形的石英粒子在相同角度下的恢复系数大致符合高斯分布。切向恢复系数分布则随着撞击角度增加变得更加集中,标准差在撞击角为10°时可达0.28。法向恢复系数趋势相反,标准差在70°时为0.38。法向恢复系数小于0的概率为0,且呈正偏态分布。不同材料壁面的恢复系数相对分布范围主要受粗糙度影响,但对于法向恢复系数,还受到法向分量引起的变形的影响。

粒子撞击树脂涂层/铝/合金钢板的反弹特性试验

为了精准探索直升机进气粒子分离器性能,研究了砂粒撞击不同壁面材料的反弹特性。采用粒径为600~800μm的砂粒撞击树脂涂层/铝/合金钢板开展试验探究。设计的试验系统可实现单颗粒子撞击板面。撞击角度在10°~80°范围内变化,撞击前后的速度矢量由高速摄影仪拍摄获得。结果表明:撞击树脂涂层板时,法向恢复系数要高于撞击铝板及合金钢板的法向恢复系数。切向恢复系数主要受摩擦力的影响。同时由于阴影效应的影响,在接近切向/法向撞击时,切向/法向恢复系数分别出现大于1的现象。不同扫气比(SCR)下,应用砂粒撞击铝板的切向/法向恢复系数对粒子分离器进行数值模拟的分离效率与已有的分离器试验结果最接近。