專利名稱：一種周向多分區(qū)的尾流撞擊發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)用壓氣機(jī)的絕熱效率，同時(shí)壓氣機(jī)的總壓升和穩(wěn)定裕度也略有增加的進(jìn)口導(dǎo)葉周向多分區(qū)的尾流撞擊發(fā)生器。
背景技術(shù)：
目前，葉輪機(jī)械工業(yè)已成為了一個(gè)國民經(jīng)濟(jì)和軍事力量的支柱，在國家戰(zhàn)略中起著主導(dǎo)作用。但是該領(lǐng)域內(nèi)的人都知道，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)內(nèi)部存在著強(qiáng)烈和復(fù)雜的非定常流動(dòng)。一方面，轉(zhuǎn)/靜葉排的相互干擾形成了壓氣機(jī)內(nèi)特有的非定常性；另一方面，壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)還存在多種旋渦結(jié)構(gòu)和豐富的二次流。這種強(qiáng)烈而無序的非定常流動(dòng)極大地限制了壓氣機(jī)性能的進(jìn)一步提升。但是，隨著人們對非定常流動(dòng)機(jī)理認(rèn)識(shí)的逐步深入，已經(jīng)逐漸意識(shí)到非定常流動(dòng)中蘊(yùn)藏著豐富的潛能，因此，人們開始采取了很多方法利用和控制非定常潛能來提高壓氣機(jī)的性能。在利用和控制壓氣機(jī)內(nèi)部的非定常潛能方面，國內(nèi)外工作者做了大量的研究工作。比如在壓氣機(jī)的外部或內(nèi)部施加合適頻率和幅值的聲激勵(lì)，一般來說內(nèi)部聲激勵(lì)從功率要求和激勵(lì)效果上要優(yōu)于外部聲激勵(lì)。人們還采用合成射流激勵(lì)也取得了一定的正效果。另外，處理機(jī)匣可以大幅提高壓氣機(jī)喘振裕度，在實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用。近年來， 北京航空航天大學(xué)的周盛教授和陸亞鈞教授提出了非定常耦合流動(dòng)理論，在此理論指導(dǎo)下研究發(fā)明了一種尾流撞擊發(fā)生器，該尾流撞擊發(fā)生器在壓氣機(jī)進(jìn)口周向均布一定數(shù)目的導(dǎo)流葉片，使壓氣機(jī)的總體性能得到明顯提升。但上述聲激勵(lì)和合成射流的方法在實(shí)際工程應(yīng)用上難度很大；處理機(jī)匣雖然能大幅提高壓氣機(jī)的喘振裕度，單它往往是以降低壓氣機(jī)的絕熱效率為代價(jià)的；尾流撞擊發(fā)生器在實(shí)驗(yàn)中對壓氣機(jī)的總壓升、效率和失速裕度均略有提高，但是，其對壓氣機(jī)效率的提高仍很少。因此，如何更有效地利用和控制壓氣機(jī)內(nèi)部的非定常流動(dòng)，設(shè)計(jì)出一種能夠產(chǎn)生多種頻率的激勵(lì)發(fā)生器，使它不僅能對主流區(qū)進(jìn)行更好地整流而且能對復(fù)雜的二次流進(jìn)行一定程度的整流，使流場更加有序，減少流動(dòng)損失和減輕葉背分離，在明顯提高壓氣機(jī)絕熱效率的同時(shí)，使得壓氣機(jī)的總壓升和失速裕度也略有提高。這種非定常多頻率激勵(lì)的尾流撞擊發(fā)生器成為本發(fā)明所追求的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
受非定常耦合流動(dòng)理論的指導(dǎo)以及只能產(chǎn)生單頻率的進(jìn)口導(dǎo)流葉片周向均布的尾流撞擊發(fā)生器的的啟發(fā)，并針對壓氣機(jī)內(nèi)部的非定常多旋渦結(jié)構(gòu)的流動(dòng)特點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種能產(chǎn)生多頻率激勵(lì)的進(jìn)口導(dǎo)葉周向多分區(qū)的尾流撞擊發(fā)生器。設(shè)進(jìn)口導(dǎo)葉周向均
布的尾流撞擊發(fā)生器的導(dǎo)葉總數(shù)為N，則周向多分區(qū)的尾流撞擊發(fā)生器的特征為每隔
O
數(shù)目的導(dǎo)葉，去掉數(shù)目的導(dǎo)葉，即去掉了 50%的進(jìn)口導(dǎo)流葉片，得到相間分布的四個(gè)有
O導(dǎo)葉的激勵(lì)區(qū)和四個(gè)無導(dǎo)葉的緩沖區(qū)。這種周向多分區(qū)的尾流撞擊發(fā)生器包括機(jī)匣、輪轂、四個(gè)有導(dǎo)葉的激勵(lì)區(qū)和四個(gè)無導(dǎo)葉的緩沖區(qū)。要設(shè)計(jì)周向多分區(qū)的尾流撞擊發(fā)生器，首先對進(jìn)口導(dǎo)葉均布的尾流撞擊發(fā)生器進(jìn)行設(shè)計(jì)，如

圖1方案A所示，進(jìn)口導(dǎo)葉周向均布的尾流撞擊發(fā)生器是沿周向均勻分布若干個(gè)導(dǎo)流葉片。這種進(jìn)口導(dǎo)葉周向均布的尾流撞擊發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法為(1)導(dǎo)流葉片的個(gè)數(shù)的確定方法首先用實(shí)驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算的方法確定某一轉(zhuǎn)速 η(RMP)時(shí)轉(zhuǎn)子葉片的旋渦脫落頻率fsted，則由式⑴可得到IGV(進(jìn)口導(dǎo)流葉片)的個(gè)數(shù)
權(quán)利要求
1.一種周向多分區(qū)的尾流撞擊發(fā)生器，其特征是本發(fā)明所述周向多分區(qū)的尾流撞擊發(fā)生器包括機(jī)匣、輪轂、四個(gè)有導(dǎo)葉的激勵(lì)區(qū)和四個(gè)無導(dǎo)葉的緩沖區(qū)。激勵(lì)區(qū)與緩沖區(qū)相間分布，相鄰激勵(lì)區(qū)的圓心角α與緩沖區(qū)的圓心角β之和α+β均為90°。
2.如權(quán)利要求1所述的周向多分區(qū)的尾流撞擊發(fā)生器，其特征在于每個(gè)激勵(lì)區(qū)葉片的數(shù)目為Ν ‘ ^/^x60xI，其中Ν ‘為每個(gè)激勵(lì)區(qū)葉片的數(shù)目，fsted為轉(zhuǎn)子葉片后占優(yōu)的旋 η 8渦脫落頻率，η為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在軸流壓氣機(jī)上的進(jìn)口導(dǎo)流葉片周向多分區(qū)的尾流撞擊發(fā)生器。其包括機(jī)匣、輪轂、四個(gè)有導(dǎo)葉的激流區(qū)和四個(gè)無導(dǎo)葉的緩沖區(qū)。該發(fā)明的設(shè)計(jì)考慮到了壓氣機(jī)里強(qiáng)烈的無序的非定常多旋渦結(jié)構(gòu)流動(dòng)損失。當(dāng)合理安排進(jìn)口導(dǎo)葉的數(shù)目和周向分布形式時(shí)，IGV的多頻率的尾跡能對下游轉(zhuǎn)子流場產(chǎn)生有益的非定常耦合激勵(lì)作用。與進(jìn)口導(dǎo)流葉片周向均布的尾流撞擊方案相比，周向多分區(qū)的尾流撞擊方案在保持了有益的高頻激勵(lì)信號的同時(shí)，引入了合適的低頻方波激勵(lì)信號和其它有益的副頻激勵(lì)信號，使得導(dǎo)葉尾跡更容易與壓氣機(jī)中的多種渦系產(chǎn)生耦合激勵(lì)作用，從而可以明顯提高壓氣機(jī)的絕熱效率，提高壓氣機(jī)的總壓升和擴(kuò)大壓氣機(jī)的穩(wěn)定裕度。
文檔編號F04D29/52GK102168690SQ20111011276
公開日2011年8月31日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者周盛, 李志平, 李茂義, 袁巍, 陸亞鈞 申請人:北京航空航天大學(xué)