專利名稱：離心壓氣機擴壓器葉片內(nèi)引氣流動控制增效裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離心壓氣機擴壓器葉片邊界層流動控制增效裝置，屬于航空航天器發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微小型無人機、靶機、巡航導(dǎo)彈以及各類輕型微型飛行器，在現(xiàn)代軍事領(lǐng)域得到了廣泛的運用和快速發(fā)展，國內(nèi)外針對微型渦輪發(fā)動機的研制工作受到越來越多的重視。離心壓氣機特性平緩，單級壓比較高，加工工藝較好，主要應(yīng)用于微型渦輪發(fā)動機中。離心壓氣機一般具有高轉(zhuǎn)速、高壓比、進口跨音等工作要求，徑向/軸向擴壓器容易出現(xiàn)流動分離，影響壓氣機的氣動性能。從氣動設(shè)計的角度改善擴壓器葉片的設(shè)計，減弱或抑制流動分離是十分困難的。采用邊界層吸氣技術(shù)實現(xiàn)流動控制，能夠在很小的流量損失的情況下，非常有效的減弱甚至抑制流動分離，使得大尺度流動分離所導(dǎo)致的氣動損失顯著降低。
普朗特早在1904年就已經(jīng)提出了用吹/吸附面層來延緩氣流分離的辦法，并在超音速進氣道中得到應(yīng)用。一般來講，流動控制定義為用細小的流動變化來改變比其大得多的流動特性，如延緩分離、加強或減弱混合、建立“虛擬”形狀，以及減小阻力等，廣泛應(yīng)用于航空航天器、艦船和其他流體機械領(lǐng)域。研究表明，在葉片表面吸氣，可以延緩氣流分離，提高擴散度，從而提高級壓比。在葉片吸力面表面開槽/開孔，吸除葉片表面的低能流體，防止或推遲附面層分離，使葉型可以達到很大的彎度，風(fēng)扇或壓氣機負荷大大提高。圖3、4所示為某葉柵及其尾緣加吸氣槽的網(wǎng)格示意圖。從圖5、6馬赫數(shù)等值線分布可以清楚的看出，經(jīng)過尾緣吸氣之后，該葉柵尾緣的流動分離狀況得到了顯著的改善，尾跡明顯減薄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種離心壓氣機擴壓器葉片表面局部引氣的增效裝置，以改善離心壓氣機擴壓器流動分離的問題，采用了葉片表面邊界層流動控制技術(shù)。
本發(fā)明一種離心壓氣機擴壓器葉片內(nèi)引氣流動控制增效裝置，其技術(shù)方案在于該裝置由擴壓器、擴壓器葉片表面的吸氣槽(或吸氣孔)、擴壓器葉片內(nèi)部的引氣管和在機匣(或輪轂)設(shè)置的集氣室構(gòu)成。擴壓器是離心壓氣機中的某個擴壓器葉片；吸氣槽(或吸氣孔)位于擴壓器葉片吸力面表面存在流動分離的相近區(qū)域，可以為一個或多個；引氣管位于擴壓器葉片內(nèi)部，是一個連通各個吸氣管的通氣管道；集氣室位于機匣流道外部，是擴壓器表面吸氣槽(或吸氣孔)抽吸小股低能氣流之后通過引氣管氣流匯集的腔室。吸氣槽(或吸氣孔)將擴壓器吸力面表面的低能流體吸入引氣管，并將其輸運至集氣室，經(jīng)過混壓之后排出系統(tǒng)。該發(fā)明的核心在于通過離心擴壓器葉片表面局部引氣，抑制離心壓氣機徑向/軸向擴壓器邊界層分離，降低損失，提高壓氣機性能，同時，引出的氣體可用于發(fā)動機熱端部件冷卻和進氣防冰。
其中，該集氣室可位于輪轂流道外部。
其中，離心壓氣機擴壓器，葉片表面開設(shè)吸氣孔或吸氣槽，抑制離心壓氣機徑向/軸向擴壓器邊界層分離，降低損失，提高壓氣機性能，同時，引出的氣體可用于發(fā)動機熱端部件冷卻和進氣防冰。
本發(fā)明一種離心壓氣機擴壓器葉片內(nèi)引氣流動控制增效裝置，其優(yōu)點及功效在于1、易于加工，對結(jié)構(gòu)設(shè)計要求不高。在擴壓器葉片表面開吸氣孔或吸氣槽2，以及在葉片內(nèi)部通引氣管對于當前的加工工藝水平來說都不難實現(xiàn)。
2、實現(xiàn)擴壓器葉片邊界層流動控制。在擴壓器葉片表面通過小股氣流的抽吸，就能夠?qū)崿F(xiàn)邊界層流動的良好控制，提高流動穩(wěn)定性；同時，引出的氣流還可以進一步用于發(fā)動機熱端部件的冷卻以及進氣防冰。


圖1離心壓氣機擴壓器葉片內(nèi)引氣流動控制增效裝置示意2離心壓氣機擴壓器葉片表面內(nèi)引氣裝置三維實體3某葉柵圖4某葉柵尾緣吸氣網(wǎng)格示意
圖5未吸氣的原型葉柵內(nèi)馬赫數(shù)等值線分布圖6尾緣吸氣葉柵內(nèi)馬赫數(shù)等值線分布圖中具體標號如下1、擴壓器2吸氣槽(或吸氣孔)3、引氣管4、集氣室5、機匣 6、輪轂具體實施例方式本發(fā)明一種離心壓氣機擴壓器葉片內(nèi)引氣流動控制增效裝置，如圖1所示，是由擴壓器1、吸氣槽(或吸氣孔)2、引氣管3、集氣室4組成。擴壓器1是離心壓氣機中的某個擴壓器葉片；吸氣槽(或吸氣孔)2位于擴壓器1葉片吸力面表面存在流動分離的相近區(qū)域，可以為一個或多個；引氣管3位于擴壓器1葉片內(nèi)部，是一個連通各個吸氣管的通氣管道；集氣室4位于機匣5(或輪轂6)流道外部，是擴壓器1表面吸氣槽(或吸氣孔)2抽吸小股低能氣流之后通過引氣管3氣流匯集的腔室。吸氣槽(或吸氣孔)2將擴壓器1吸力面表面的低能流體吸入引氣管3，并將其輸運至集氣室4，經(jīng)過混壓之后排出系統(tǒng)。其三維實體示意如圖2所示。
本發(fā)明能夠抑制離心壓氣機徑向/軸向擴壓器邊界層分離，降低損失，提高壓氣機性能，同時，引出的氣體可用于發(fā)動機熱端部件冷卻和進氣防冰。
權(quán)利要求
1.一種離心壓氣機徑向/軸向擴壓器葉片內(nèi)引氣流動控制增效裝置，其特征在于它由擴壓器、吸氣槽、引氣管和集氣室構(gòu)成；擴壓器是離心壓氣機徑向/軸向擴壓器；吸氣槽位于擴壓器葉片吸力面表面存在流動分離的相近區(qū)域，可以為一個或多個；引氣管位于擴壓器葉片內(nèi)部，是一個連通各個吸氣管的通氣管道；集氣室位于機匣流道外部，是擴壓器表面吸氣槽抽吸小股低能氣流之后通過引氣管氣流匯集的腔室；吸氣槽將擴壓器吸力面表面的低能流體吸入引氣管，并將其輸運至集氣室，經(jīng)過混壓之后排出系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心壓氣機擴壓器葉片內(nèi)引氣流動控制增效裝置，其特征在于該集氣室可位于輪轂流道外部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心壓氣機擴壓器葉片內(nèi)引氣流動控制增效裝置，其特征在于該擴壓器的葉片表面開設(shè)吸氣槽或吸氣孔，抑制離心壓氣機徑向/軸向擴壓器邊界層分離，降低損失，提高壓氣機性能，同時，引出的氣體可用于發(fā)動機熱端部件冷卻和進氣防冰。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離心壓氣機徑向/軸向擴壓器葉片內(nèi)引氣流動控制增效裝置，該裝置是由擴壓器、吸氣槽、引氣管和集氣室構(gòu)成；擴壓器是離心壓氣機徑向/軸向擴壓器；吸氣槽位于擴壓器葉片吸力面表面存在流動分離的相近區(qū)域，可以為一個或多個；引氣管位于擴壓器葉片內(nèi)部，是一個連通各個吸氣管的通氣管道；集氣室位于機匣流道外部，是擴壓器表面吸氣槽抽吸小股低能氣流之后通過引氣管氣流匯集的腔室；吸氣槽將擴壓器吸力面表面的低能流體吸入引氣管，并將其輸運至集氣室，經(jīng)過混壓之后排出系統(tǒng)。
文檔編號F04D29/44GK101092976SQ20071011970
公開日2007年12月26日 申請日期2007年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者桂幸民, 孫曉峰, 金東海, 殷明霞 申請人:北京航空航天大學(xué)