專利名稱：一種壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，具體是一種用于葉片表面和葉柵端壁組合抽吸式壓氣機(jī)葉柵的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
更高的級(jí)壓比、更高的效率一直是壓氣機(jī)設(shè)計(jì)者孜孜以求的目標(biāo)。自1997年MIT 的Kerrebrock等最早提出吸附式壓氣機(jī)這一新概念以來(lái)，吸附式壓氣機(jī)逐漸成為一個(gè)提高壓氣機(jī)級(jí)壓比、提高效率的重要研究方向。國(guó)內(nèi)外研究人員針對(duì)吸附式壓氣機(jī)葉柵做了大量研究工作。南京航空航天大學(xué)/ 中國(guó)燃?xì)鉁u輪研究院的蘭發(fā)祥、周拜豪、梁德旺、黃國(guó)平等在論文《跨、超聲速吸附式壓氣機(jī)平面葉柵試驗(yàn)》中介紹了一種跨、超聲速吸附式壓氣機(jī)平面葉柵試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中葉柵試驗(yàn)件包括左右各1個(gè)柵板、頭末葉片、基本葉片、測(cè)壓葉片、左右各1個(gè)抽氣罩等，可有效進(jìn)行跨、超聲速吸附式壓氣機(jī)平面葉柵試驗(yàn)；哈工大陳浮、宋彥萍、陳紹文、陸華偉等的發(fā)明專利《吹氣或吸氣式壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)》詳細(xì)地介紹了一種吹氣或吸氣式壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由空心葉柵、真空腔、流量計(jì)、真空泵等組成，可進(jìn)行吸附式壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)。 但上述系統(tǒng)僅能進(jìn)行葉片吸力面抽吸實(shí)驗(yàn)，無(wú)法針對(duì)壓氣機(jī)葉柵進(jìn)行葉片表面與葉柵端壁組合抽吸實(shí)驗(yàn)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的郭爽、陳紹文、宋彥萍、陳浮、王仲奇及大連海事大學(xué)的陸華偉等在論文《組合抽吸對(duì)大轉(zhuǎn)角擴(kuò)壓葉柵性能的影響》中實(shí)驗(yàn)研究了葉柵端壁和葉片吸力面同時(shí)進(jìn)行了附面層吸除對(duì)擴(kuò)壓葉柵性能的影響，文中簡(jiǎn)要介紹了葉柵附面層抽吸結(jié)構(gòu)，但并未給出葉片吸力面和葉柵端壁組合抽吸的葉柵結(jié)構(gòu)示意圖。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的無(wú)法同時(shí)進(jìn)行葉片表面和葉柵端壁抽吸實(shí)驗(yàn)的不足，本發(fā)明提出了一種壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)裝置。本發(fā)明包括4 8個(gè)葉片、1 5個(gè)抽吸葉片、2個(gè)第一抽吸罩、2個(gè)第二抽吸罩和安裝架，并且葉片1的數(shù)量為偶數(shù)，抽吸葉片2的數(shù)量為奇數(shù)；其中安裝架包括第一柵板和第二柵板。第一柵板和第二柵板之間相互平行，并且第一柵板和第二柵板的安裝面相對(duì)應(yīng)。第二柵板的安裝面均布有多個(gè)安裝槽，4 8個(gè)葉片和 1 5個(gè)抽吸葉片安裝在第一柵板和第二柵板的安裝面上，并且1 5個(gè)抽吸葉片位于第一柵板和第二柵板的中心位置。在第一柵板和第二柵板上安裝抽吸葉片的各個(gè)安裝槽靠近抽吸葉片吸力面一側(cè)均有一個(gè)端壁抽吸槽。在第一柵板和第二柵板上用于安裝抽吸葉片的各個(gè)安裝槽的尾緣處均貫通所在的柵板，形成了抽吸葉片氣體抽吸縫。端壁抽吸槽的前緣處貫通第一柵板和第二柵板，形成了端壁氣體抽吸縫。2個(gè)第一抽吸罩安裝在第一柵板的外表面中心處，所述的2個(gè)第一抽吸罩中心的抽氣孔的位置分別與第一柵板上中心處的抽吸葉片氣體抽吸縫和端壁氣體抽吸縫對(duì)應(yīng)；2個(gè)第二抽吸罩安裝在第二柵板的外表面中心處，2個(gè)第二抽吸罩中心抽氣孔的位置分別與第二柵板上中心處的抽吸葉片氣體抽吸縫和端壁氣體抽吸縫對(duì)應(yīng)。抽吸葉片內(nèi)部為真空腔，該真空腔貫通抽吸葉片的葉根和葉尖，并位于抽吸葉片的15% 75%弦長(zhǎng)處；在抽吸葉片的吸力面上開(kāi)有矩形的葉片抽吸縫，所述的葉片抽吸縫的方向同葉展方向；葉片抽吸縫的長(zhǎng)度同全葉高，葉片抽吸縫的寬度為葉片弦長(zhǎng)的2% ；該葉片抽吸縫垂直于抽吸葉片表面，并與抽吸葉片內(nèi)部的真空腔貫通；葉片抽吸縫的中心與抽吸葉片前緣的距離為25% 60%弦長(zhǎng)。抽吸葉片的真空腔的形狀與抽吸葉片外形相同；真空腔截面各處寬度等于當(dāng)?shù)厝~片厚度的1/2 ；真空腔貫通抽吸葉片葉根和葉尖。所述的端壁抽吸槽均垂直于第一柵板；端壁抽吸槽的外形與安裝槽的外形相同； 端壁抽吸槽的前緣和尾緣分別與各抽吸葉片前緣和尾緣的位置相同。在第一抽吸罩和第二抽吸罩中心的抽氣孔上均固定有抽氣筒。第一柵板的安裝面和第二柵板的安裝面之間通過(guò)四個(gè)定距柱固定連接。本發(fā)明通過(guò)在葉片表面、葉柵端壁進(jìn)行抽氣以控制附面層分離是提高壓氣機(jī)葉柵性能。在葉片吸力面抽吸低能氣體可有效延緩葉展中部氣流分離，提高壓氣機(jī)葉柵的擴(kuò)壓能力，并降低損失，但葉片吸力面抽吸對(duì)端壁區(qū)流動(dòng)改善不如葉展中部明顯；在葉柵端壁抽吸附面層內(nèi)的低能氣體，可有效改善端壁區(qū)域的流動(dòng)，削弱葉柵通道內(nèi)的二次流動(dòng)，降低葉柵損失。本發(fā)明成功地實(shí)現(xiàn)了壓氣機(jī)葉柵葉片表面和葉柵端壁組合抽吸，同時(shí)改善葉展中部和葉柵端壁區(qū)域的流動(dòng)，可大幅提高壓氣機(jī)葉柵的性能，降低氣動(dòng)損失。


圖1是壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖的主視圖；圖2是壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖；圖3是壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖的右視圖；圖4是壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)裝置的三維視圖；圖5是第一柵板結(jié)構(gòu)的主視圖；圖6是第一柵板結(jié)構(gòu)的后視圖；圖7是第一柵板結(jié)構(gòu)的A-A剖視圖；圖8是第一柵板結(jié)構(gòu)的B-B剖視圖；圖9是第一柵板內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)的三維視圖；圖10是第一柵板外側(cè)結(jié)構(gòu)的三維視圖；圖11是第二柵板結(jié)構(gòu)的主視圖；圖12是第二柵板結(jié)構(gòu)的后視圖；圖13是第二柵板結(jié)構(gòu)的C-C剖視圖；圖14是第二柵板結(jié)構(gòu)的D-D剖視圖；圖15是第二柵板結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)三維視圖；圖16是第二柵板結(jié)構(gòu)的外側(cè)三維視圖。其中1.葉片2.抽吸葉片 3.第一抽吸罩 4.第一柵板 5.定距柱6.第二柵板 7.第二抽吸罩 8.抽吸葉片氣體抽吸縫9.端壁抽
4吸槽10.安裝槽 11.端壁氣體抽吸縫
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例是一種用于葉片表面和葉柵端壁組合抽吸式壓氣機(jī)葉柵的實(shí)驗(yàn)裝置，主要由葉片1、抽吸葉片2、第一抽吸罩3、安裝架和第二抽吸罩7組成。本發(fā)明中，根據(jù)壓氣機(jī)葉柵的柵距，確定葉片1的數(shù)量為4 8個(gè)，抽吸葉片2的數(shù)量為1 5個(gè)，并且葉片1的數(shù)量為偶數(shù)，抽吸葉片2的數(shù)量為奇數(shù)。本發(fā)明中，在抽吸葉片2的吸力面上開(kāi)有矩形的葉片抽吸縫，所述的葉片抽吸縫的中心在抽吸葉片2上的弦向位置分布在所述的抽吸葉片2 的25 60%弦長(zhǎng)處。本實(shí)施例中，以8個(gè)葉片1和3個(gè)抽吸葉片2為例，以抽吸葉片2上的葉片抽吸縫中心在抽吸葉片2上的弦向位置的25%弦長(zhǎng)處為例，說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施過(guò)程。本實(shí)施例包括8個(gè)葉片1、3個(gè)抽吸葉片2、2個(gè)第一抽吸罩3、2個(gè)第二抽吸罩7和安裝架。其中安裝架由第一柵板4、第二柵板6和定距柱5組成。第一柵板4的一個(gè)表面與第二柵板6的一個(gè)表面均為葉片1和抽吸葉片2的安裝面，在所述的安裝面上有安裝槽10。通過(guò)四個(gè)定距柱5將第一柵板4和第二柵板6固定連接。固定連接后的第一柵板4和第二柵板6的安裝面對(duì)應(yīng)，并相互平行。3個(gè)抽吸葉片2位于第一柵板4和第二柵板6的中心位置，并使位于中間的抽吸葉片2的前緣與第一柵板4和第二柵板6長(zhǎng)度方向的中心線重合。8個(gè)葉片1均分為2組，分別位于3個(gè)抽吸葉片2的兩側(cè)。抽吸葉片2和葉片1的兩端分別安裝在第一柵板4和第二柵板6內(nèi)表面的安裝槽10內(nèi)。抽吸葉片2的弦與額線之間的夾角為抽吸葉片2的安裝角， 所述的安裝角為69°。各抽吸葉片2的前緣均朝向氣流的來(lái)流方向，并且三個(gè)抽吸葉片2 的前緣距第一柵板4和第二柵板6的邊緣5mm。葉片1的弦與額線之間的夾角為葉片1的安裝角，所述的安裝角為69°。各葉片 1之間的柵距為25. 93mm。各葉片1的前緣均朝向氣流的來(lái)流方向，并且各葉片1的前緣距第一柵板4和第二柵板6的邊緣均為5mm。2個(gè)第一抽吸罩3并排平行的安裝在第一柵板4的外表面中心處，并且2個(gè)第一抽吸罩3的長(zhǎng)邊平行于第一柵板4的長(zhǎng)度方向。在2個(gè)第一抽吸罩3的中心有抽氣孔，在所述的抽氣孔上有抽氣筒。所述抽氣孔的位置均與第一柵板4上中心處的抽吸葉片氣體抽吸縫8和端壁氣體抽吸縫11對(duì)應(yīng)。2個(gè)第二抽吸罩7并排平行的安裝在第二柵板6的外表面中心處，并且2個(gè)第二抽吸罩7的長(zhǎng)邊平行于第二柵板6的長(zhǎng)度方向。在2個(gè)第二抽吸罩7的中心有抽氣孔，在所述的抽氣孔上有抽氣筒。所述抽氣孔的位置均與第二柵板6上中心處的抽吸葉片氣體抽吸縫8和端壁氣體抽吸縫11對(duì)應(yīng)。本實(shí)施例中，3個(gè)抽吸葉片2為直葉片。抽吸葉片2葉身的各截面為形狀相同的葉型，并與葉片1截面葉型相同。抽吸葉片2內(nèi)部為真空腔，并位于抽吸葉片2的15% 75%弦長(zhǎng)處；所述的真空腔的形狀與抽吸葉片2外形相同；真空腔截面各處寬度等于當(dāng)?shù)厝~片厚度的1/2 ；真空腔貫通抽吸葉片2的葉根和葉尖。在抽吸葉片2的吸力面上開(kāi)有矩形的葉片抽吸縫，所述的葉片抽吸縫的方向同葉展方向；葉片抽吸縫的長(zhǎng)度同全葉高，葉片抽吸縫的寬度為葉片弦長(zhǎng)的2%。該葉片抽吸縫垂直于抽吸葉片2表面，并與抽吸葉片2內(nèi)部的真空腔貫通，使氣體從葉片抽吸縫進(jìn)入抽吸葉片2的真空腔內(nèi)，并從真空腔的兩端將氣體排出。葉片抽吸縫的中心在抽吸葉片2上的弦向位置分布在所述的抽吸葉片2的25% 弦長(zhǎng)處。葉片1為直葉片。葉片1葉身的各截面為形狀相同的葉型。第二柵板6為矩形板。在第二柵板6的四個(gè)角上有定距柱5的安裝孔。在第二柵板6 —個(gè)表面沿該第二柵板6長(zhǎng)度方向均布有11個(gè)垂直于第二柵板6內(nèi)側(cè)表面的安裝槽 10 ；并且位于中心的安裝槽10的前緣位于第二柵板6長(zhǎng)度方向的中心線上。所述的安裝槽 10前緣距第二柵板6邊緣5mm。各安裝槽10前緣之間的距離等于葉片1之間的柵距。安裝槽10與葉片1、抽吸葉片2端部形狀相同，用于安裝葉片1和抽吸葉片2。第二柵板6上用于安裝抽吸葉片2的3個(gè)安裝槽10的尾緣處貫通第二柵板6，形成了抽吸葉片氣體抽吸縫8。工作時(shí)，抽吸葉片2表面的氣體通過(guò)位于抽吸葉片2上的葉片抽吸縫進(jìn)入抽吸葉片2的真空腔內(nèi)，再通過(guò)第二柵板6上的抽吸葉片氣體抽吸縫8進(jìn)入第二抽吸罩7內(nèi)，實(shí)現(xiàn)葉片表面氣體的抽吸。在第二柵板6上安裝抽吸葉片2的3個(gè)安裝槽10的靠近抽吸葉片2吸力面一側(cè)均有一個(gè)端壁抽吸槽9。所述的端壁抽吸槽9均垂直于第二柵板6。端壁抽吸槽9的外形與安裝槽10的外形相同；端壁抽吸槽9的前緣和尾緣分別與各抽吸葉片2前緣和尾緣的位置相同。端壁抽吸槽9的前緣處貫通第二柵板6，形成了端壁氣體抽吸縫11。工作時(shí)，葉柵端壁的氣體通過(guò)該端壁氣體抽吸縫11進(jìn)入第二抽吸罩7內(nèi)，實(shí)現(xiàn)端壁氣體的抽吸。如圖5 圖10所示。第一柵板4與第二柵板6形狀類似，為第二柵板6的鏡像體。第一柵板4為矩形板。在第一柵板4的四個(gè)角上有定距柱5的安裝孔。在第一柵板4 一個(gè)表面沿該第一柵板4長(zhǎng)度方向均布有11個(gè)垂直于第一柵板4內(nèi)側(cè)表面的安裝槽 10 ；并且位于中心的安裝槽10的前緣位于第一柵板4長(zhǎng)度方向的中心線上。所述的安裝槽 10前緣距第一柵板4邊緣5mm。各安裝槽10前緣之間的距離等于葉片1之間的柵距。安裝槽10與葉片1、抽吸葉片2端部形狀相同，用于安裝葉片1和抽吸葉片2。第一柵板4上用于安裝抽吸葉片2的3個(gè)安裝槽10的尾緣處貫通第一柵板4，形成了抽吸葉片氣體抽吸縫8。工作時(shí)，抽吸葉片2表面的氣體通過(guò)位于抽吸葉片2上的葉片抽吸縫進(jìn)入抽吸葉片2的真空腔內(nèi)，再通過(guò)第一柵板4上的抽吸葉片氣體抽吸縫8進(jìn)入第一抽吸罩3內(nèi)，實(shí)現(xiàn)葉片表面氣體的抽吸。在第一柵板4上安裝抽吸葉片2的3個(gè)安裝槽10的靠近抽吸葉片2吸力面一側(cè)均有一個(gè)端壁抽吸槽9。所述的端壁抽吸槽9均垂直于第一柵板4。端壁抽吸槽9的外形與安裝槽10的外形相同；端壁抽吸槽9的前緣和尾緣分別與各抽吸葉片2前緣和尾緣的位置相同。端壁抽吸槽9的前緣處貫通第一柵板4，形成了端壁氣體抽吸縫11。工作時(shí)，葉柵端壁的氣體通過(guò)該端壁氣體抽吸縫11進(jìn)入第一抽吸罩3內(nèi)，實(shí)現(xiàn)端壁氣體的抽吸。第一抽吸罩3和第二抽吸罩7均為長(zhǎng)方形殼體。第一抽吸罩3和第二抽吸罩7分別有2個(gè)。第一抽吸罩3和第二抽吸罩7的開(kāi)口面分別固定在第一柵板4和第二柵板6的外表面。第一抽吸罩3和第二抽吸罩7上分別有抽氣孔，該抽氣孔上均固定有抽氣筒。2個(gè)第一抽吸罩3的抽氣孔分別與第一柵板4上的抽吸葉片氣體抽吸縫8和端壁氣體抽吸縫11 的前緣處位置對(duì)應(yīng)；2個(gè)第二抽吸罩7的抽氣孔分別與第二柵板6上抽吸葉片氣體抽吸縫8 和端壁氣體抽吸縫11的前緣處位置對(duì)應(yīng)。工作時(shí)，抽吸葉片2中的氣體通過(guò)第二柵板6上的氣體抽吸縫8排入第二抽吸罩7，端壁抽吸槽9中的氣體通過(guò)第二柵板6上的端壁氣體抽吸縫11排入第二抽吸罩7，再通過(guò)第二抽吸罩7中的抽氣筒將抽吸氣體排出。
權(quán)利要求
1.一種壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括4 8個(gè)葉片、1 5個(gè)抽吸葉片、2個(gè)第一抽吸罩、2個(gè)第二抽吸罩和安裝架，并且葉片1的數(shù)量為偶數(shù)，抽吸葉片2的數(shù)量為奇數(shù)；其中a.安裝架包括第一柵板和第二柵板；第一柵板和第二柵板之間相互平行，并且第一柵板和第二柵板的安裝面相對(duì)應(yīng)；第二柵板的安裝面均布有多個(gè)安裝槽，4 8個(gè)葉片和1 5個(gè)抽吸葉片安裝在第一柵板和第二柵板的安裝面上，并且1 5個(gè)抽吸葉片位于第一柵板和第二柵板的中心位置；在第一柵板和第二柵板上安裝抽吸葉片的各個(gè)安裝槽靠近抽吸葉片吸力面一側(cè)均有一個(gè)端壁抽吸槽；b.在第一柵板和第二柵板上用于安裝抽吸葉片的各個(gè)安裝槽的尾緣處均貫通所在的柵板，形成了抽吸葉片氣體抽吸縫；端壁抽吸槽的前緣處貫通第一柵板和第二柵板，形成了端壁氣體抽吸縫；c.2個(gè)第一抽吸罩安裝在第一柵板的外表面中心處，所述的2個(gè)第一抽吸罩中心的抽氣孔的位置分別與第一柵板上中心處的抽吸葉片氣體抽吸縫和端壁氣體抽吸縫對(duì)應(yīng)；2個(gè)第二抽吸罩安裝在第二柵板的外表面中心處，2個(gè)第二抽吸罩中心抽氣孔的位置分別與第二柵板上中心處的抽吸葉片氣體抽吸縫和端壁氣體抽吸縫對(duì)應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述一種壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，抽吸葉片內(nèi)部為真空腔， 該真空腔貫通抽吸葉片的葉根和葉尖，并位于抽吸葉片的15% 75%弦長(zhǎng)處；在抽吸葉片的吸力面上開(kāi)有矩形的葉片抽吸縫，所述的葉片抽吸縫的方向同葉展方向；葉片抽吸縫的長(zhǎng)度同全葉高，葉片抽吸縫的寬度為葉片弦長(zhǎng)的2% ；該葉片抽吸縫垂直于抽吸葉片表面，并與抽吸葉片內(nèi)部的真空腔貫通；葉片抽吸縫的中心與抽吸葉片前緣的距離為25% 60%弦長(zhǎng)。
3.如權(quán)利要求2所述一種壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，抽吸葉片的真空腔的形狀與抽吸葉片外形相同；真空腔截面各處寬度等于當(dāng)?shù)厝~片厚度的1/2 ；真空腔貫通抽吸葉片葉根和葉尖。
4.如權(quán)利要求1所述一種壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的端壁抽吸槽均垂直于第一柵板；端壁抽吸槽的外形與安裝槽的外形相同；端壁抽吸槽的前緣和尾緣分別與各抽吸葉片前緣和尾緣的位置相同。
5.如權(quán)利要求1所述一種壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，在第一抽吸罩和第二抽吸罩中心的抽氣孔上均固定有抽氣筒。
6.如權(quán)利要求1所述一種壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，第一柵板的安裝面和第二柵板的安裝面之間通過(guò)四個(gè)定距柱固定連接。
全文摘要
一種壓氣機(jī)葉柵實(shí)驗(yàn)裝置，包括偶數(shù)量的葉片和奇數(shù)量的抽吸葉片。偶數(shù)量的葉片和奇數(shù)量的抽吸葉片安裝在第一柵板和第二柵板的安裝面上，并且抽吸葉片位于第一柵板和第二柵板的中心位置。在各安裝槽之間均有一個(gè)端壁抽吸槽。抽吸葉片的安裝槽和端壁抽吸槽上均有貫通的氣體抽吸縫。第一抽吸罩和第二抽吸罩分別安裝在第一柵板和第二柵板的外表面中心處，并且抽吸罩中心抽氣孔分別與氣體抽吸縫和端壁抽吸槽對(duì)應(yīng)。本發(fā)明通過(guò)壓氣機(jī)葉柵葉片表面和葉柵端壁的組合抽吸，并將第二抽吸罩、第一抽吸罩連接抽吸設(shè)備，能夠同時(shí)進(jìn)行不同氣體抽吸量下的葉片表面和葉柵端壁組合抽吸實(shí)驗(yàn)，得到壓氣機(jī)葉柵最佳抽吸量，提高壓氣機(jī)葉柵的壓比和效率。
文檔編號(hào)F04D27/00GK102287389SQ20111018983
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者劉波, 曹志遠(yuǎn), 朱柱國(guó), 李志鵬, 趙旭民, 趙鵬程, 黃建 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)