本發(fā)明涉及壓氣機靜子葉柵流動控制,尤其涉及一種抑制壓氣機靜子角區(qū)分離的壓氣機靜子葉柵葉根開槽的流動控制方案,屬于葉輪機械技術(shù)領(lǐng)域的被動流動控制技術(shù)。
背景技術(shù):在葉輪機械的內(nèi)部流動中,最復(fù)雜的是角區(qū)的流動。吸力面和端壁間的角區(qū)流動中存在端壁附面層、葉片附面層、各種渦結(jié)構(gòu)及其相互作用,是引起壓氣機靜子性能惡化的主要因素。角區(qū)的流動分離會導(dǎo)致通道堵塞、葉片載荷以及擴壓能力下降,從而造成總壓損失和效率下降,嚴(yán)重時會引起發(fā)動機喘振。壓氣機靜子角區(qū)流動損失在級的總損失中占的比重較大,因此,設(shè)法抑制壓氣機靜子角區(qū)分離是降低角區(qū)損失和延緩由于角區(qū)分離造成的發(fā)動機性能惡化問題的重要途徑。目前,針對壓氣機靜子角區(qū)分離與失速的流動控制技術(shù)主要可以分為主動控制和被動控制兩大類。主動控制技術(shù)主要有等離子體激勵、附面層吹吸技術(shù)、合成射流等;被動控制技術(shù)主要有旋渦發(fā)生器、翼刀、端壁造型等。這些控制方法都利弊共存,角區(qū)控制方法還需進一步研究。我們課題組前期提出了葉根開槽控制葉柵角區(qū)分離的技術(shù)(燃氣渦輪試驗與研究,2007,Vol.20,No.3,28-33),在壓氣機靜子葉柵葉根開槽,利用葉片壓力面和吸力面間的壓差形成射流,增加角區(qū)的低能流體動能,吹除葉片吸力面和端壁附面層的氣流,從而抑制角區(qū)分離。具體實施方法是:首先分別在葉片壓力面和吸力面上不同位置取點A、B和C、D,再利用圓弧連接AC和BD構(gòu)成槽道。上述技術(shù)至少存在以下缺點:對于工程應(yīng)用,開槽方案連接圓弧比較隨機,不好加工;控制參數(shù)太多,并且缺少設(shè)計準(zhǔn)則,控制方案也難以優(yōu)化設(shè)計。
技術(shù)實現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的在于,提出一種易于加工、方便對幾何參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的控制壓氣機靜子葉柵角區(qū)分離流動的葉根開槽控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:在軸流式壓氣機靜子葉柵的葉根端壁處開設(shè)槽道;其中,所述槽道下壁面為端壁平面,展向高度為恒定值,其變化區(qū)間為葉柵高度的2%到20%間的值。所述槽道可以有一個或者多個;所述槽道進口位于壓氣機靜子葉柵壓力面;所述槽道出口位于壓氣機靜子葉柵吸力面;所述槽道進口所在的軸向位置位于槽道出口所在的軸向位置上游;所述槽道與葉片相連接處均圓角過渡;所述槽道中心線為直線,且槽道兩側(cè)壁與中心線等距。一種壓氣機靜子葉柵葉根開設(shè)等寬直線槽流動控制方法,可根據(jù)控制前原型葉柵流場的分析結(jié)果,快速給出較好控制方案。與本控制方法相對應(yīng)的具體設(shè)計準(zhǔn)則如下:根據(jù)原型葉柵計算結(jié)果流場分析,先確定射流速度V和射流流量m,基于射流速度V,反算所需壓力面和吸力面的壓差Δp=P1-P2(低速葉柵,一般馬赫數(shù)小于0.3)或者壓比Pt=P1/P2(高速葉柵,一般馬赫數(shù)大于0.3),從而確定壓力面開槽位置(對應(yīng)壓強P1)和吸力面開槽位置(對應(yīng)壓強P2),再根據(jù)流量m和射流速度V得到開槽寬度??焖俚牡玫匠醪降目刂品桨福诖嘶A(chǔ)上進行開槽優(yōu)化設(shè)計。本發(fā)明的有益效果在于:通過在壓氣機靜子葉柵葉根端壁處自壓力面向吸力面開...