專(zhuān)利名稱(chēng)：柔性非軸對(duì)稱(chēng)機(jī)匣處理流動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體輸送技術(shù)領(lǐng)域，是一種葉片式流體機(jī)械中柔性非軸對(duì)稱(chēng)機(jī)匣處理流動(dòng)控制方法，用于航空、化工、電力、冶金、交通、紡織等行業(yè)。
背景技術(shù)：
眾所周知，在我國(guó)基礎(chǔ)性工業(yè)領(lǐng)域(化工、發(fā)電、冶金、電力、交通、紡織等)運(yùn)行著大量以葉片形式(軸流、離心，及兩者混合)為氣動(dòng)結(jié)構(gòu)基元的流體輸送機(jī)械，主要包括氣體壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓氣機(jī)。這類(lèi)氣體輸送裝置的功率、壓比、流量覆蓋范圍基本上囊括了整個(gè)工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，從計(jì)算機(jī)芯片風(fēng)扇到大型煉鋼企業(yè)的多級(jí)壓氣機(jī)群就是一個(gè)有力的佐證，而且大部分是直接依靠電力拖動(dòng)的。因此在完成流體輸送的同時(shí)，消耗了巨額的電力，據(jù)統(tǒng)計(jì)表明消耗著全國(guó)工業(yè)用電量的30-40%的比例。另一方面，從能源高效利用的角度出發(fā)，我國(guó)目前在工業(yè)界廣泛運(yùn)行葉片式流體壓縮機(jī)械和現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系還存在很大的空間可以挖掘。此外在航空領(lǐng)域，風(fēng)扇、壓氣機(jī)是航空潤(rùn)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一，提聞航空潤(rùn)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比和穩(wěn)定性必須提高風(fēng)扇、壓氣機(jī)的級(jí)增壓比、氣動(dòng)穩(wěn)定裕度和效率。比如提高級(jí)增壓比，就可以減少風(fēng)扇、壓氣機(jī)的級(jí)數(shù)，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比，但是隨著壓氣機(jī)增壓比的升高，壓氣機(jī)出口面積急劇減小，葉尖間隙與葉片高度之比相對(duì)增加，邊界層影響、級(jí)間干擾和氣流泄漏相對(duì)增強(qiáng)，使得壓氣機(jī)流動(dòng)損失大大增加，嚴(yán)重地降低效率，并難以保證壓氣機(jī)的正常穩(wěn)定工作，帶來(lái)穩(wěn)定性降低的問(wèn)題。因此，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比和使用穩(wěn)定性，迫切需要采用新型的流動(dòng)控制手段，來(lái)擴(kuò)大風(fēng)扇/壓氣機(jī)的穩(wěn)定性，并提高其效率?，F(xiàn)以某軸流壓氣機(jī)的特性曲線進(jìn)行說(shuō)明，如

圖1所示。喘振線左端為原機(jī)組不能工作的區(qū)域，系統(tǒng)一旦進(jìn)入這一區(qū)域會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的流體振蕩，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生機(jī)毀人亡的災(zāi)難性事故。點(diǎn)劃線為效率相等的工作點(diǎn)，而且隨著橢圓封閉區(qū)域的減少，效率會(huì)增加。 圖1中的111、112、113、114、115、116曲線，為壓氣機(jī)在不同等轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的特性線，以π5為設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，特性線表示了機(jī)組壓比與流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在導(dǎo)葉和靜葉固定安裝角不變的情況下，在等轉(zhuǎn)速線的條件下，壓比隨流量的降低而增加，實(shí)際運(yùn)行時(shí)為了避免喘振，都留有一定的喘振裕度，一般為10-15%的范圍，也就是運(yùn)行工作點(diǎn)遠(yuǎn)離喘振邊界線。這就是目前工業(yè)界實(shí)際運(yùn)行流體壓縮機(jī)普遍遵循的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低，也就是運(yùn)行工況離開(kāi)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速η5時(shí)，要保證相同的壓比，就會(huì)出現(xiàn)如圖2所示的現(xiàn)象。例如當(dāng)轉(zhuǎn)速在η4時(shí)，要保證與η5運(yùn)行的相同壓比，則機(jī)組必定要進(jìn)入不可運(yùn)行的區(qū)域，這就是工作點(diǎn)必須出現(xiàn)在喘振邊界線的左端。以軸流壓氣機(jī)單排動(dòng)葉的速度三角形變化為切入點(diǎn)，可以在機(jī)理上解釋這一流動(dòng)失穩(wěn)現(xiàn)象。圖3是公知的壓氣機(jī)單排葉片速度三角形變化趨勢(shì)示意圖。如圖3所示，Va是進(jìn)氣的軸向速度，V1是進(jìn)氣的相對(duì)速度，V2是出氣的相對(duì)速度，U是葉片旋轉(zhuǎn)在R半徑處的切向速度，其中U = 2JinR/60，n為是壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速，a i是進(jìn)氣角，^是葉片的安裝角，一般情況下氣體的入口攻角δ = Ci1-P1 = 2° -5°時(shí)，葉片通道內(nèi)部的流動(dòng)損失為最小。因此，在設(shè)計(jì)狀態(tài)下，攻角都設(shè)置在2° -5°。依據(jù)吳仲華轉(zhuǎn)焓恒定的原理，假使馬赫數(shù)小于O. 28，近似認(rèn)為是不可壓縮流動(dòng)，則壓比與相對(duì)轉(zhuǎn)速的關(guān)系為
權(quán)利要求
1.一種柔性非軸對(duì)稱(chēng)機(jī)匣處理流動(dòng)控制方法，其特征在于，該方法將多塊開(kāi)槽的柔性材料、以非軸對(duì)稱(chēng)方式布置在壓氣機(jī)機(jī)匣上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性非軸對(duì)稱(chēng)機(jī)匣處理流動(dòng)控制方法，其特征在于，所述柔性材料是聚四氟乙烯或橡膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性非軸對(duì)稱(chēng)機(jī)匣處理流動(dòng)控制方法，其特征在于，所述柔性材料的個(gè)數(shù)為2-1000個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性非軸對(duì)稱(chēng)機(jī)匣處理流動(dòng)控制方法，其特征在于，所述的柔性材料上溝槽的加工方法是將柔性材料平鋪在銑床上加工。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性非軸對(duì)稱(chēng)機(jī)匣處理流動(dòng)控制方法，其特征在于，所述的開(kāi)槽的形式是下列方式中的一種或多種的組合周向槽、軸向槽和曲折槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性非軸對(duì)稱(chēng)機(jī)匣處理流動(dòng)控制方法，其特征在于，所述槽的縱深方向是直的、傾斜的或彎曲的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性非軸對(duì)稱(chēng)機(jī)匣處理流動(dòng)控制方法，其特征在于，所述槽的寬度為l-100mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性非軸對(duì)稱(chēng)機(jī)匣處理流動(dòng)控制方法，其特征在于，所述槽的深度為l_50mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性非軸對(duì)稱(chēng)機(jī)匣處理流動(dòng)控制方法，其特征在于，所述的槽數(shù)目為1-1000個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性非軸對(duì)稱(chēng)機(jī)匣處理流動(dòng)控制方法，其特征在于，所述的開(kāi)槽部分在圓周方向的長(zhǎng)度占機(jī)匣圓周方向長(zhǎng)度的比例為1% -99.9%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種壓氣機(jī)擴(kuò)穩(wěn)的柔性非軸對(duì)稱(chēng)機(jī)匣處理流動(dòng)控制方法。該方法是一種被動(dòng)流動(dòng)控制方法，通過(guò)將表面開(kāi)槽的柔性材料以非軸對(duì)稱(chēng)的方式布置在壓氣機(jī)機(jī)匣固定位置，一方面可以起到拓寬壓氣機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域的作用，另一方面可以改善葉尖區(qū)域的流動(dòng)狀態(tài)，起到減小流動(dòng)損失、提高壓氣機(jī)效率的作用。
文檔編號(hào)F04D29/54GK103062131SQ201110320279
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者李鋼, 聶超群, 朱俊強(qiáng), 楊凌元, 徐燕驥 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所