肋板控渦結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)盤腔系統(tǒng)、燃?xì)廨啓C的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C和航空發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)盤腔內(nèi)的肋板控渦結(jié)構(gòu)，具有該肋板控渦結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)盤腔系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在燃?xì)廨啓C和航空發(fā)動機空氣系統(tǒng)中，氣體經(jīng)過旋轉(zhuǎn)盤腔向內(nèi)或向外流動是非常常見的流動結(jié)構(gòu)，處于不同位置、具有不同結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)盤腔流動有著各自不同的功用。比如:位于壓氣機端的旋轉(zhuǎn)盤腔一般用于引氣，此股氣體經(jīng)由壓氣機轉(zhuǎn)子根部進入旋轉(zhuǎn)盤腔向內(nèi)流動到達(dá)盤心，再經(jīng)過不同流路，到達(dá)燃?xì)廨啓C不同位置，實現(xiàn)高溫部件冷卻、軸承腔封嚴(yán)等各種功能；從壓氣機所引空氣進入渦輪盤腔，在盤腔中向外流動，由低半徑的渦輪盤心向高半徑盤緣流動以冷卻渦輪盤，最后從渦輪轉(zhuǎn)靜子根部排入主流道以封嚴(yán)轉(zhuǎn)靜子根部，防止主流1000?2200K高溫燃?xì)獾构噙M入渦輪盤腔；渦輪葉片預(yù)旋進氣系統(tǒng)通過增大進入蓋板與渦輪盤構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)盤腔內(nèi)部氣流的切線速度，降低冷卻氣體的相對總溫，達(dá)到更好的冷卻渦輪盤與渦輪葉片的作用。
[0003]根據(jù)大量的理論與實驗研究發(fā)現(xiàn):氣體經(jīng)由旋轉(zhuǎn)盤腔向內(nèi)或向外流動過程中，由于旋轉(zhuǎn)輪盤固有的摩擦栗效應(yīng)，靠近旋轉(zhuǎn)盤面的流體具有很大的切線速度，而這會導(dǎo)致渦流的產(chǎn)生，造成很大的壓力損失，所以對于盤腔流動的控制根本在于對渦流的控制。
[0004]然而，針對不同功能的盤腔，由于要實現(xiàn)的目標(biāo)不一樣，需要采取的控制策略也不相同。
[0005]對于壓氣機端引氣盤腔，希望盡量減少引氣盤腔內(nèi)氣體沿程流動損失，以較小的引氣壓力、引氣溫度、引氣量完成封嚴(yán)與冷卻來提升燃?xì)廨啓C整機效率，延長熱端部件的使用壽命。針對這一目的，對于這種徑向入流的旋轉(zhuǎn)盤腔，需要采取的控制策略是減小盤腔進口旋轉(zhuǎn)比、抑制周向渦流的發(fā)展，減少由于強烈的周向渦流造成的總壓損失。
[0006]對于渦輪轉(zhuǎn)-靜系盤腔(由旋轉(zhuǎn)輪盤與靜子件構(gòu)成的盤腔)，增強渦輪盤的冷卻效果、減少轉(zhuǎn)靜子根部封嚴(yán)所需冷卻氣量以及減少由于封嚴(yán)氣體摻混造成的主流氣動損失是盤腔流動優(yōu)化的目標(biāo)。優(yōu)化所采取的策略在于調(diào)整盤腔內(nèi)部流動:針對強化換熱，通過增大冷卻空氣的切線速度，降低氣流相對總溫；針對減少摻混損失，調(diào)整盤腔出口的流體切線速度接近于轉(zhuǎn)、靜子交界位置處主流燃?xì)獾那芯€速度。
[0007]對于渦輪葉片預(yù)旋系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)-轉(zhuǎn)系盤腔(由兩個相同轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子件構(gòu)成的盤腔)，調(diào)整盤腔內(nèi)部氣流的切線速度，使得渦輪葉片冷卻通道進口的氣流切線速度與此半徑處的盤面切線速度相同，減少進口流動損失，從而提高葉片冷卻通道進口壓力，保證葉片冷氣量達(dá)到要求。采取的控制策略在于使肋片通道內(nèi)的氣體以強迫渦的方式運動，保證氣流切線速度始終與當(dāng)?shù)乇P面切線速度相等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提出了一種簡單、通用的控制旋轉(zhuǎn)盤腔內(nèi)部渦流產(chǎn)生與發(fā)展的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)能夠用于盤腔內(nèi)的向心或離心流動；可以用于轉(zhuǎn)-靜系盤腔、轉(zhuǎn)-轉(zhuǎn)系盤腔。通過控制盤腔內(nèi)部渦流發(fā)展，實現(xiàn)不同的目標(biāo)，如:減少引氣總壓損失、調(diào)整軸向力、增強換熱、減少主流與一■次流慘混損失等。
[0009]總體而言，本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:提出一種應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)盤腔內(nèi)的肋板控渦結(jié)構(gòu)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施例的一個方面，提出了一種設(shè)置在旋轉(zhuǎn)盤腔中的肋板控渦結(jié)構(gòu)，包括:肋板，所述肋板呈環(huán)狀；和相同的多個第一肋，布置在肋板的面對旋轉(zhuǎn)輪盤的盤面的第一表面上且面向所述盤面凸出，所述多個第一肋在肋板的周向方向上均勻間隔開布置，所述多個第一肋在肋板的第一表面與所述盤面之間限定第一氣流引導(dǎo)路徑。
[0011]根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，提出了一種旋轉(zhuǎn)盤腔系統(tǒng)，包括:離心壓氣機盤腔，離心葉輪盤部分限定所述離心壓氣機盤腔；渦輪盤腔，渦輪盤部分限定所述渦輪盤腔，其中:離心壓氣機盤腔與渦輪盤腔之間通過封嚴(yán)結(jié)構(gòu)連通；離心壓氣機盤腔與渦輪盤腔中的至少一個內(nèi)設(shè)置有肋板控渦結(jié)構(gòu)，該肋板控渦結(jié)構(gòu)包括:肋板，所述肋板呈環(huán)狀；和相同的多個第一肋，布置在肋板的面對旋轉(zhuǎn)輪盤的盤面的第一表面上且面向所述盤面凸出，所述多個第一肋在肋板的周向方向上均勾間隔開布置，所述多個第一肋在肋板的第一表面與所述盤面之間限定第一氣流引導(dǎo)路徑。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實施例的再一方面，提出了一種旋轉(zhuǎn)盤腔系統(tǒng)，包括渦輪盤腔，渦輪盤部分限定所述渦輪盤腔，其中:渦輪盤腔內(nèi)設(shè)置有肋板控渦結(jié)構(gòu)，肋板控渦結(jié)構(gòu)包括:肋板，所述肋板呈環(huán)狀；和相同的多個第一肋，布置在肋板的面對旋轉(zhuǎn)輪盤的盤面的第一表面上且面向所述盤面凸出，所述多個第一肋在肋板的周向方向上均勻間隔開布置，所述多個第一肋在肋板的第一表面與所述盤面之間限定第一氣流引導(dǎo)路徑，所述肋板控渦結(jié)構(gòu)應(yīng)用于渦輪葉片冷卻預(yù)旋系統(tǒng)中，所述肋板固定在作為旋轉(zhuǎn)輪盤的渦輪輪盤上，肋板與渦輪輪盤的盤面之間形成渦輪盤腔，所述肋板上設(shè)置有供氣流流入渦輪盤腔的多個第一孔，每一對周向上相鄰的第一肋之間設(shè)置有至少一個第一孔。
[0013]根據(jù)本發(fā)明實施例的還一方面，提出了一種燃?xì)廨啓C，包括上述的旋轉(zhuǎn)盤腔系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0014]本發(fā)明的基本特征將通過具體實施方案，結(jié)合附圖進行更深入的說明。以下具體實施方案只是本發(fā)明的一部分實施例，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0015]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的、肋板控渦結(jié)構(gòu)應(yīng)用在離心壓氣機盤腔及渦輪盤腔中的剖視圖，圖中較大的箭頭指明了主流流動方向，較小箭頭指明了空氣系統(tǒng)流路流動方向。
[0016]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的應(yīng)用于圖1中的離心壓氣機盤腔中的肋板的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0017]圖3為圖2中的肋板的立體示意圖；
[0018]圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的、肋板控渦結(jié)構(gòu)應(yīng)用在離心壓氣機盤腔及渦輪盤腔中的剖視圖；
[0019]圖5為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的、應(yīng)用在圖4的離心壓氣機盤腔中的肋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的、應(yīng)用于向心流動盤腔以增強旋流的肋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7為根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的應(yīng)用于圖1中的渦輪盤腔中的肋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖8為根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的、應(yīng)用在渦輪葉片冷卻預(yù)旋系統(tǒng)中的肋板控渦結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0023]圖9為圖8中肋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。下述參照附圖對本發(fā)明實施方式的說明旨在對本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的一種限制。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明應(yīng)用于壓氣機引氣流路以及渦輪盤冷卻流路，離心壓氣機盤腔4由離心葉輪盤1、肋板2、靜子機匣3、封嚴(yán)環(huán)7構(gòu)成；渦輪盤腔5由渦輪盤9、肋板6 (包