一種帶有橢球體凸結(jié)構(gòu)前緣葉片的壓氣機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種燃?xì)廨啓C(jī)，具體地說(shuō)是燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]壓氣機(jī)葉片前緣形狀改進(jìn)是現(xiàn)代壓氣機(jī)設(shè)計(jì)和提高性能的重要手段，大量的理論和實(shí)驗(yàn)研宄表明，葉片前緣型線的改變對(duì)壓氣機(jī)性能影響顯著，特別是前緣曲率變化，對(duì)正攻角下葉片背弧的邊界層轉(zhuǎn)捩和發(fā)展起到重要作用。有實(shí)驗(yàn)表明，在葉片前段10%涂上薄層所帶來(lái)的損失與在整個(gè)葉片表面涂上薄層所帶來(lái)的損失相當(dāng)。由于傳統(tǒng)的圓形壓氣機(jī)前緣結(jié)構(gòu)與葉片型線過(guò)度處的曲率突變，極易觸發(fā)葉片前緣局部的附面層分離現(xiàn)象，造成額外的局部損失可以達(dá)到葉型損失的30%左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供削弱壓氣機(jī)葉片前緣的局部分離趨勢(shì)，降低葉片表面流動(dòng)損失，增加葉片的攻角范圍的一種帶有橢球體凸結(jié)構(gòu)前緣葉片的壓氣機(jī)。
[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本實(shí)用新型一種帶有橢球體凸結(jié)構(gòu)前緣葉片的壓氣機(jī)，包括機(jī)匣、安裝在機(jī)匣里的輪轂、以及安裝在輪轂上的葉片，所有葉片組成葉柵，其特征是:葉片的前緣位置設(shè)置沿葉片高度方向間隔排列的橢球體凸結(jié)構(gòu)，所述的橢球體凸結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為葉片前緣直徑的4-7倍，短軸長(zhǎng)度為前緣直徑的0.5-3倍，橢球體凸結(jié)構(gòu)伸出至葉片前緣外的長(zhǎng)度為葉片前緣直徑的2-3.5倍。
[0006]本實(shí)用新型還可以包括:
[0007]1、橢球體凸結(jié)構(gòu)之間間距相等，為橢球體凸結(jié)構(gòu)短軸長(zhǎng)度的1.0?4.0倍。
[0008]2、所述的葉柵為漸擴(kuò)形葉柵。
[0009]3、橢球體凸結(jié)構(gòu)在葉片上沿葉高的分布為部分分布。
[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于:
[0011]現(xiàn)有的壓氣機(jī)葉片前緣設(shè)計(jì)技術(shù)都是基于二維葉型概念所提出的，已經(jīng)在一定程度上改善了壓氣機(jī)葉型的性能，但是受到二維葉型技術(shù)概念的限制進(jìn)一步改善葉柵性能將越來(lái)越難，氣動(dòng)收益將越來(lái)越小。本實(shí)用新型利用特定的三維前緣結(jié)構(gòu)構(gòu)造局部的三維流管形狀來(lái)抑制過(guò)度膨脹流動(dòng)，突破了二維葉型設(shè)計(jì)的概念，顯著的改善了前緣流動(dòng)，降低了葉柵氣動(dòng)損失，增加了攻角范圍。
[0012]與現(xiàn)有的壓氣機(jī)葉片前緣技術(shù)相比，該結(jié)構(gòu)對(duì)壓氣機(jī)端區(qū)流動(dòng)損失的抑制效果也十分明顯。
[0013]該結(jié)構(gòu)不需要增加額外的附屬機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型壓氣機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的葉片示意圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型葉片的放大圖；
[0017]圖4為A-A視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述:
[0019]結(jié)合圖1?4，本實(shí)用新型包括機(jī)匣1、安裝在機(jī)匣I里的輪轂、以及安裝在輪轂上的葉片7，葉片7總體組成葉柵，葉片上下兩端分別為吸力面2和壓力面3，葉片7左右兩端分別為尾緣6和前緣5，葉片前緣5上設(shè)置旋成體前緣凸結(jié)構(gòu)4，所述的帶有橢球體凸結(jié)構(gòu)的葉柵是具有漸擴(kuò)形的葉柵，應(yīng)用于壓氣機(jī)葉片設(shè)計(jì)技術(shù)；所述的橢球體凸結(jié)構(gòu)位于壓氣機(jī)葉片的前緣位置，其長(zhǎng)軸為葉片前緣直徑的4-7倍，短軸為前緣直徑的0.5-3倍，橢圓凸結(jié)構(gòu)在前緣外伸出長(zhǎng)度為葉片前緣直徑的2-3.5倍，沿葉片高度方向全葉高或部分葉高范圍內(nèi)呈間隔排列，排列間距一般為橢球體短軸的1.0?4.0倍。所述帶有橢球體凸結(jié)構(gòu)的壓氣機(jī)葉片前緣能夠利用橢球體表面壓力分布特點(diǎn)，改善壓氣機(jī)葉片前緣局部流動(dòng)，從而減少葉片表面邊界層總壓損失，拓寬攻角范圍。
[0020]所述的葉柵是具有漸擴(kuò)形的葉柵，應(yīng)用于壓氣機(jī)葉片設(shè)計(jì)技術(shù)。
[0021]在壓氣機(jī)葉片前緣間隔添加橢球體凸結(jié)構(gòu)。
[0022]所述的帶有橢球體凸結(jié)構(gòu)在壓氣機(jī)葉片前緣沿葉高的分布為等間距或者不等間距?？倝簱p失系數(shù)減少量受來(lái)流馬赫數(shù)及氣流攻角影響。
[0023]所述的帶有橢球體凸結(jié)構(gòu)在壓氣機(jī)葉片前緣沿葉高的分布為部分分布或者全部分布O
[0024]本實(shí)用新型是利用在壓氣機(jī)葉片前緣沿展向布置具有一定距離的橢球體凸結(jié)構(gòu)，使得來(lái)流在各個(gè)橢球體表面繞流形成局部低壓區(qū)，從而造成壓氣機(jī)葉片前緣處氣流的局部展向偏轉(zhuǎn)，此種流動(dòng)現(xiàn)象削弱了壓氣機(jī)葉片前緣的局部分離趨勢(shì)，降低了葉片表面流動(dòng)損失，增加了葉片的攻角范圍，壓氣機(jī)葉片性能得到顯著提高。
[0025]利用壓氣機(jī)葉片前緣沿葉展方向加橢球體凸結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減小壓氣機(jī)葉柵損失，增加攻角范圍，其特點(diǎn)在于步驟如下:
[0026](I)根據(jù)壓氣機(jī)來(lái)流條件和葉片負(fù)荷(來(lái)流馬赫數(shù)、攻角和擴(kuò)壓因子)，設(shè)計(jì)橢球體凸結(jié)構(gòu)的尺寸；
[0027](2)根據(jù)葉片前緣尺寸和來(lái)流條件，確定相鄰橢球體凸結(jié)構(gòu)的間距；
[0028](3)根據(jù)壓氣機(jī)葉柵內(nèi)流動(dòng)情況和實(shí)際需求，確定壓氣機(jī)葉片前緣采用該凸結(jié)構(gòu)的展向范圍；
[0029]所述的步驟(I)的壓氣機(jī)來(lái)流條件是指，來(lái)流馬赫數(shù)在0.2?0.8之間，攻角-1Oo?+10之間；
[0030]所述的步驟(I)的葉片負(fù)荷是指，擴(kuò)壓因子在0.3?0.6之間；
[0031]所述的步驟(2)的橢球體凸結(jié)構(gòu)的間距為短軸的I?4倍；
[0032]所述的步驟(3)中壓氣機(jī)葉片前緣的展向范圍可以包括整個(gè)葉片前緣高度范圍、動(dòng)葉上半部分高度、靜葉下半部分高度或者葉片前緣中間的部分高度范圍；
[0033]本實(shí)用新型的原理:
[0034]在壓氣機(jī)葉片前緣處，由于局部大曲率區(qū)域的存在造成了前緣過(guò)度膨脹流動(dòng)，這種典型的局部膨脹流動(dòng)會(huì)使得壓氣機(jī)前緣流動(dòng)惡化，常常出現(xiàn)局部邊界層提前轉(zhuǎn)捩或分離現(xiàn)象，使壓氣機(jī)的整體流動(dòng)性能惡化。改進(jìn)壓氣機(jī)葉片的前緣結(jié)構(gòu)對(duì)降低壓氣機(jī)葉柵內(nèi)的流動(dòng)損失和推遲失速行為發(fā)生都有重要作用。本實(shí)用新型在壓氣機(jī)葉片前緣間隔布置橢球體凸結(jié)構(gòu)，來(lái)流在接觸壓氣機(jī)前緣之前首先接觸該結(jié)構(gòu)，并在橢球體表面做加速繞流運(yùn)動(dòng)，形成相對(duì)低壓區(qū)域，這樣在氣流接觸壓氣機(jī)葉片前緣時(shí)就會(huì)在葉片前緣展向方向形成高壓(無(wú)橢球體的前緣處)_低壓(有橢球體的前緣處)_高壓(無(wú)橢球體的前緣處)…交替出現(xiàn)的前緣局部壓力分布，這種壓力分布的出現(xiàn)促使前緣繞流從兩側(cè)高壓區(qū)向中間低壓區(qū)匯聚，經(jīng)過(guò)前緣后又散開，形成了一種具有收縮-擴(kuò)張?zhí)卣鞯木植苛鞴苄问健＿@種新型的前緣流管形式有效地改善了壓氣機(jī)前緣局部流動(dòng)的過(guò)度膨脹，有效地減小了葉型損失，拓寬了攻角范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有橢球體凸結(jié)構(gòu)前緣葉片的壓氣機(jī)，包括機(jī)匣、安裝在機(jī)匣里的輪轂、以及安裝在輪轂上的葉片，所有葉片組成葉柵，其特征是:葉片的前緣位置設(shè)置沿葉片高度方向間隔排列的橢球體凸結(jié)構(gòu)，所述的橢球體凸結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為葉片前緣直徑的4-7倍，短軸長(zhǎng)度為前緣直徑的0.5-3倍，橢球體凸結(jié)構(gòu)伸出至葉片前緣外的長(zhǎng)度為葉片前緣直徑的2-3.5 倍。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有橢球體凸結(jié)構(gòu)前緣葉片的壓氣機(jī)，其特征是:橢球體凸結(jié)構(gòu)之間間距相等，為橢球體凸結(jié)構(gòu)短軸長(zhǎng)度的1.0?4.0倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶有橢球體凸結(jié)構(gòu)前緣葉片的壓氣機(jī)，其特征是:所述的葉柵為漸擴(kuò)形葉柵。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶有橢球體凸結(jié)構(gòu)前緣葉片的壓氣機(jī)，其特征是:橢球體凸結(jié)構(gòu)在葉片上沿葉高的分布為部分分布。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶有橢球體凸結(jié)構(gòu)前緣葉片的壓氣機(jī)，其特征是:橢球體凸結(jié)構(gòu)在葉片上沿葉高的分布為部分分布。
【專利摘要】本實(shí)用新型的目的在于提供一種帶有橢球體凸結(jié)構(gòu)前緣葉片的壓氣機(jī)，包括機(jī)匣、安裝在機(jī)匣里的輪轂、以及安裝在輪轂上的葉片，所有葉片組成葉柵，葉片的前緣位置設(shè)置沿葉片高度方向間隔排列的橢球體凸結(jié)構(gòu)，所述的橢球體凸結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為葉片前緣直徑的4-7倍，短軸長(zhǎng)度為前緣直徑的0.5-3倍，橢球體凸結(jié)構(gòu)伸出至葉片前緣外的長(zhǎng)度為葉片前緣直徑的2-3.5倍。本實(shí)用新型利用特定的三維前緣結(jié)構(gòu)構(gòu)造局部的三維流管形狀來(lái)抑制過(guò)度膨脹流動(dòng)，突破了二維葉型設(shè)計(jì)的概念，顯著的改善了前緣流動(dòng)，降低了葉柵氣動(dòng)損失，增加了攻角范圍。與現(xiàn)有的壓氣機(jī)葉片前緣技術(shù)相比，該結(jié)構(gòu)對(duì)壓氣機(jī)端區(qū)流動(dòng)損失的抑制效果也十分明顯。
【IPC分類】F04D29/38, F04D19/00, F04D29/32
【公開號(hào)】CN204677501
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520320510
【發(fā)明人】鄭群, 邱毅, 姜斌, 王凱, 董平, 王國(guó)強(qiáng)
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年5月18日