一種帶有導(dǎo)流小葉片的軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種帶有導(dǎo)流小葉片的軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子葉片、機(jī)匣、輪轂，所述機(jī)匣上還裝有導(dǎo)流小葉片；所述導(dǎo)流小葉片雙圓弧葉型的直葉片，導(dǎo)流小葉片葉根和機(jī)匣上游連接，且在機(jī)匣上周向均布；導(dǎo)流小葉片軸向位置位于轉(zhuǎn)子葉片葉頂上游10％?30％的葉頂弦長處，導(dǎo)流小葉片的彎曲方向朝向轉(zhuǎn)子葉片(1)的旋轉(zhuǎn)方向。本發(fā)明使葉頂區(qū)通道氣流攻角和擴(kuò)散因子減小，降低了葉頂區(qū)的負(fù)荷，抑制了轉(zhuǎn)子葉片葉頂泄漏流堵塞流道。擴(kuò)大了壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定工作范圍，提高壓氣機(jī)的流量裕度。比起葉頂噴氣技術(shù)，導(dǎo)葉式處理機(jī)匣安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。無需外界提供能量，并節(jié)省工業(yè)制造成本。
【專利說明】
一種帶有導(dǎo)流小葉片的軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及葉輪機(jī)械的流動(dòng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種帶有導(dǎo)流小葉片的軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)，通常要求其風(fēng)扇和進(jìn)口級(jí)壓氣機(jī)能在各種復(fù)雜流場(chǎng)下穩(wěn)定工作。然而當(dāng)壓氣機(jī)進(jìn)口流量減少時(shí)，壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的間隙泄漏流和主流的交界面向轉(zhuǎn)子通道上游移動(dòng)。進(jìn)口流量近一步減少時(shí)，間隙泄漏流反向流出轉(zhuǎn)子通道，在葉尖形成堵塞區(qū)，使壓氣機(jī)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)失速、喘振等非穩(wěn)定工況，壓氣機(jī)性能急劇惡化，嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。為了提高壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定工作范圍，文獻(xiàn)“Compressor Stability EnhancementUsing Discrete Tip Inject1n[J].Journal of Turbomachinery.2001，123:14-23，，提供了一種提高壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定工作范圍的技術(shù)，該文獻(xiàn)對(duì)一臺(tái)跨音壓氣機(jī)的葉頂進(jìn)行離散噴氣，在相同的流量工況下，減小了葉頂區(qū)的擴(kuò)散因子，使葉頂?shù)妮d荷降低，進(jìn)而擴(kuò)大了壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定工作范圍。文獻(xiàn)中使用葉頂噴氣技術(shù)來改進(jìn)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子性能，雖然顯著的提高了壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定工作范圍，但噴氣轉(zhuǎn)置需要外接氣源以及一系列控制部件，實(shí)施起來流程復(fù)雜，實(shí)用較低性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是:為了探索出更為簡(jiǎn)易的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子擴(kuò)穩(wěn)技術(shù)，本發(fā)明提出了一種帶有導(dǎo)流小葉片的軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子。即在壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉頂通道上游的機(jī)匣上，安裝導(dǎo)流小葉片，小葉片尺寸比轉(zhuǎn)子葉片低1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，也就是說小葉片的整體尺寸是轉(zhuǎn)子葉片的1%_10%。在小流量工況下，小葉片改變了氣流的方向，使氣流更加迎合轉(zhuǎn)子葉頂通道，減小了轉(zhuǎn)子葉頂區(qū)的氣流攻角和擴(kuò)散因子，抑制了泄漏流堵塞流道，因此提高了壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定工作范圍。比起葉頂噴氣技術(shù)，該方案簡(jiǎn)單易行，只需在原有的轉(zhuǎn)子葉片葉頂上游機(jī)匣上安裝一組導(dǎo)流小葉片。避免了葉頂噴氣擴(kuò)穩(wěn)技術(shù)需要外接起源以及一系列控制部件的麻煩。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種帶有導(dǎo)流小葉片的軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子葉片1、機(jī)匣4、輪轂3，所述機(jī)匣上還裝有導(dǎo)流小葉片2;所述導(dǎo)流小葉片2為雙圓弧葉型的直葉片，導(dǎo)流小葉片2葉根和機(jī)匣4上游連接，且在機(jī)匣4上游周向均布;導(dǎo)流小葉片2軸向位置位于轉(zhuǎn)子葉片I葉頂上游1 % -30 %的葉頂弦長處，導(dǎo)流小葉片2的彎曲方向朝向轉(zhuǎn)子葉片I的旋轉(zhuǎn)方向。
[0005]本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是:導(dǎo)流小葉片2弦長比轉(zhuǎn)子葉片I的弦長低1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，導(dǎo)流小葉片弦長是轉(zhuǎn)子葉片弦長的I %-20%;導(dǎo)流小葉片2的高度為轉(zhuǎn)子葉片I高度的
[0006]本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是:導(dǎo)流小葉片2的安裝角為0°，葉型彎角為20°-50°。
[0007]發(fā)明效果
[0008]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:相對(duì)于設(shè)計(jì)工況，在小流量工況下，轉(zhuǎn)子葉片葉頂泄漏流堵塞葉頂區(qū)流道，安裝于轉(zhuǎn)子葉片葉頂上游的導(dǎo)流小葉片引導(dǎo)氣流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使葉頂區(qū)通道氣流攻角和擴(kuò)散因子減小，降低了葉頂區(qū)的負(fù)荷，抑制了轉(zhuǎn)子葉片葉頂泄漏流堵塞流道。擴(kuò)大了壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定工作范圍，提高壓氣機(jī)的流量裕度。比起葉頂噴氣技術(shù)，導(dǎo)流小葉片安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。無需外界提供能量，并節(jié)省工業(yè)制造成本。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片葉頂前緣之前安裝導(dǎo)流小葉片流動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用在壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的三維示意圖；
[0010]圖2是在轉(zhuǎn)子葉片葉頂截面的小葉片和轉(zhuǎn)子葉片輪廓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3為壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子流道的子午面小葉片和轉(zhuǎn)子葉片的相對(duì)位置示意圖；
[0012]附圖標(biāo)記說明:1一轉(zhuǎn)子葉片，2一導(dǎo)流小葉片，3一輪轂，4一機(jī)匣，5一轉(zhuǎn)子葉片前緣，6—轉(zhuǎn)子葉片尾緣。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說明。
[0014]1、參見圖1-圖3，一種帶有導(dǎo)流小葉片的軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，包括軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，軸流壓氣機(jī)輪轂、機(jī)匣和導(dǎo)流小葉片，其特點(diǎn)是導(dǎo)流小葉片安裝于轉(zhuǎn)子葉片葉頂通道上游的機(jī)匣上，小葉片弦長比轉(zhuǎn)子葉片低1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，也就是說弦長為轉(zhuǎn)子葉片的I %_20%，高度為轉(zhuǎn)子葉片高度的5%-15 %。周向均勻分布于機(jī)匣上，數(shù)量為轉(zhuǎn)子葉片數(shù)的1-2倍，軸向位置位于葉頂通道上游10%_30%的葉頂弦長。小葉片葉根焊接在機(jī)匣上。
[0015]小葉片為一雙圓弧葉型的直葉片，安裝角為0°。小葉片的葉型彎角為20°-50°，彎曲方向朝轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)方向。
[0016]I)本發(fā)明研究對(duì)象的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)匣4半徑為0.1466米，輪轂3半徑0.091米，轉(zhuǎn)子葉片數(shù)目為30。
[0017]2)在轉(zhuǎn)子葉片I葉頂通道上游機(jī)匣4上安裝導(dǎo)流小葉片2，小葉片2的葉根和機(jī)匣4相連。小葉片2為直葉片，從葉根到葉頂徑向長度為轉(zhuǎn)子葉片I徑向長度的10%，需要說明的是，壓氣機(jī)中默認(rèn)葉高的方向?yàn)閺较?，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橹芟?，旋轉(zhuǎn)軸為軸向。葉頂通道即為轉(zhuǎn)子葉片前緣5、轉(zhuǎn)子葉片尾緣6、轉(zhuǎn)子葉片壓力面和相鄰葉片的吸力面組成的葉柵流道。也就是說，導(dǎo)流小葉片的葉高為轉(zhuǎn)子葉片葉高的10%。小葉片2的弦長為轉(zhuǎn)子葉片I葉頂弦長的10%。
[0018]3)小葉片2采用的葉型為雙圓弧葉型，彎角40°。葉型的最大厚度為0.17毫米。
[0019]4)小葉片2葉根加裝于轉(zhuǎn)子葉頂通道上游20%軸向弦長處的機(jī)匣4上，葉型安裝角為0°，彎曲方向朝轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)方向。需要說明的是，葉型的安裝角即為葉型的弦線和軸向的夾角。小葉片2周向均勻分布于機(jī)匣4上，數(shù)目為60個(gè)。
[0020]5)氣流流過導(dǎo)流小葉片2時(shí)，氣流方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，減小了轉(zhuǎn)子葉頂區(qū)的攻角。
[0021]本發(fā)明與葉頂噴氣擴(kuò)穩(wěn)方法相比，利用導(dǎo)流葉片改變氣流方向，使其更加迎合轉(zhuǎn)子葉頂通道，減小了轉(zhuǎn)子葉頂區(qū)的氣流攻角和擴(kuò)散因子，因而葉頂區(qū)的載荷降低了，從而推遲壓氣機(jī)失速發(fā)生，擴(kuò)大了穩(wěn)定工作范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有導(dǎo)流小葉片的軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子葉片(I)、機(jī)匣(4)、輪轂(3)，其特征在于，所述機(jī)匣上還裝有導(dǎo)流小葉片(2);所述導(dǎo)流小葉片(2)為雙圓弧葉型的直葉片，導(dǎo)流小葉片(2)葉根和機(jī)匣(4)連接，且在機(jī)匣(4)上游周向均布；導(dǎo)流小葉片(2)軸向位置位于轉(zhuǎn)子葉片(I)葉頂上游1 % -30 %的葉頂弦長處，導(dǎo)流小葉片(2)的彎曲方向朝向轉(zhuǎn)子葉片(I)的旋轉(zhuǎn)方向。2.如權(quán)利要求1所述的一種帶有導(dǎo)流小葉片的軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，導(dǎo)流小葉片(2)弦長比轉(zhuǎn)子葉片(I)的弦長低1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，導(dǎo)流小葉片(2)弦長是轉(zhuǎn)子葉片(I)葉頂弦長的I %-20% ;導(dǎo)流小葉片(2)的高度為轉(zhuǎn)子葉片(I)高度的5%-15%。3.如權(quán)利要求1所述的一種帶有導(dǎo)流小葉片的軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，導(dǎo)流小葉片(2)的安裝角為0°，葉型彎角為20°-50°。
【文檔編號(hào)】F04D29/32GK105927584SQ201610259805
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】劉軍, 吳艷輝, 安光耀, 陳智洋, 彭文輝, 楊玄州
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)