[發(fā)明專利]前掠大小葉片跨音葉輪及軸流壓氣機(jī)及斜流壓氣機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710178402.0
• 申請(qǐng)日: 2007-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN101173680A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)明;蔣浩康;王洪偉;陳懋章;劉寶杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F04D29/38
• 分類號(hào): F04D29/38;F04D19/00
• 代理公司: 北京凱特來知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙鎮(zhèn)勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種前掠大小葉片跨音葉輪機(jī)，尤其涉及一種前掠大小葉片跨音葉輪及壓氣機(jī)。

背景技術(shù)

壓氣機(jī)是葉輪機(jī)械的一個(gè)分類，葉片式壓氣機(jī)一般用于給氣體增壓。帶有一排葉片的旋轉(zhuǎn)的葉輪和后面的一排靜止的葉輪稱為壓氣機(jī)的一級(jí)，當(dāng)需要給氣體增壓較高時(shí)，通常采用多級(jí)壓氣機(jī)的方式，對(duì)于其中的某一級(jí)而言，按氣體的流動(dòng)形式可分為軸流式、離心式和斜流式壓氣機(jī)。軸流式壓氣機(jī)氣體的流動(dòng)方式是軸向進(jìn)氣、軸向排氣；離心式壓氣機(jī)氣體的流動(dòng)方式是軸向進(jìn)氣，徑向排氣；斜流式壓氣機(jī)是軸流與離心壓氣機(jī)的折衷，軸向進(jìn)氣，與軸向有一定角度排氣。

如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的壓氣機(jī)是采用大小相同的葉片沿圓周方向均勻分布，葉片與葉片之間形成的通道是相同的。為了提高軸流壓氣機(jī)的增壓能力，需要增加轉(zhuǎn)子葉輪的轉(zhuǎn)速，提高轉(zhuǎn)速導(dǎo)致壓氣機(jī)進(jìn)口處氣流相對(duì)葉片的流速超音，從而產(chǎn)生激波，激波的存在可以起到增壓的作用，但太強(qiáng)的激波會(huì)導(dǎo)致葉面邊界層分離造成壓氣機(jī)效率下降。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中主要通過加大氣流通過葉片排后的轉(zhuǎn)角來增加壓氣機(jī)增壓能力。

上述至少存在以下缺點(diǎn)：相鄰葉片之間形成的槽道擴(kuò)張程度大，容易使葉片吸力面的后部發(fā)生分離，使壓氣機(jī)效率下降。增加葉片數(shù)雖然能消除或抑制葉片吸力面后部分離，但增加葉片會(huì)使比面積的減小，從而導(dǎo)致壓氣機(jī)流通能力的下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種既能有效抑制葉片吸力面的后部分離，又不影響壓氣機(jī)流通能力的前掠大小葉片跨音葉輪及軸流壓氣機(jī)及斜流壓氣機(jī)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的前掠大小葉片跨音葉輪，包括多個(gè)大葉片，相鄰兩個(gè)所述大葉片之間設(shè)有小葉片，所述小葉片的前緣位于所述大葉片的前緣的后部。

本發(fā)明的軸流壓氣機(jī)，該軸流壓氣機(jī)的動(dòng)輪為上述的前掠大小葉片跨音葉輪。

本發(fā)明的斜流壓氣機(jī)，該斜流壓氣機(jī)的動(dòng)輪為上述的前掠大小葉片跨音葉輪。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的前掠大小葉片跨音葉輪及軸流壓氣機(jī)及斜流壓氣機(jī)，由于前掠大小葉片跨音葉輪上相鄰兩個(gè)所述大葉片之間設(shè)有小葉片，所述小葉片的前緣位于所述大葉片的前緣的后部。既能有效抑制葉片吸力面的后部分離，又不影響壓氣機(jī)流通能力。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中前掠大小葉片跨音葉輪葉片間氣流狀態(tài)示意圖；

圖2為本發(fā)明的前掠大小葉片跨音葉輪葉片間氣流狀態(tài)示意圖；

圖3為本發(fā)明的前掠大小葉片跨音葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的前掠大小葉片跨音葉輪的大、小葉片布置示意圖；

圖5為本發(fā)明的軸流壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的斜流壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明的壓氣機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)中的壓氣機(jī)的性能對(duì)比示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的前掠大小葉片跨音葉輪，其較佳的具體實(shí)施方式如圖2、圖3所示，前掠大小葉片跨音葉輪上設(shè)有多個(gè)大葉片1，相鄰兩個(gè)大葉片1之間設(shè)有小葉片2，小葉片2的前緣位于大葉片1的前緣的后部。小葉片2的后緣可以與大葉片1的后緣平齊，也可以略超前或落后與大葉片1的后緣。

這樣相當(dāng)于使前掠大小葉片跨音葉輪后部的葉片數(shù)增加一倍而前部的葉片數(shù)不變，可以在控制葉片后部吸力面分離的同時(shí)不減小前部的流通截面積。小葉片2對(duì)大葉片1吸力面后部因擴(kuò)壓引起的分離有抑制作用。從圖2看出，加入小葉片后，大葉片吸力面后部原來存在的分離消失。

如圖4所示，小葉片2的弦長(zhǎng)與大葉片1的弦長(zhǎng)的比為0.3～0.85，即比值0.3＜Cs/C＜0.85，可以是0.3、0.4、0.5、0.65、0.85等。

在葉片的不同葉高處，比值Cs/C可以不同，可以根據(jù)壓氣機(jī)設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過氣動(dòng)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行優(yōu)化確定。

小葉片2的前緣的尖部可以比根部向前突出，也可以比中部向前突出，也可以是尖部和根部都向前突出的形式。

使葉片尖部的前緣點(diǎn)比根部或比中部向前伸出的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)稱為前掠技術(shù)，前掠技術(shù)可以使前緣附近的激波更斜，相當(dāng)于減弱了激波強(qiáng)度，且可以降低葉片尖部前緣附近的負(fù)荷，減小泄漏流及抑制當(dāng)?shù)剡吔鐚臃蛛x。

大葉片的前緣也可以采用前掠方式，而且可以與使小葉片的前緣分別采用不同的前掠方式，多一些控制參數(shù)，使壓氣機(jī)設(shè)計(jì)更為靈活，可以設(shè)計(jì)出性能更好的壓氣機(jī)。

本發(fā)明的軸流壓氣機(jī)，其較佳的具體實(shí)施方式如圖5所示，該軸流壓氣機(jī)的動(dòng)輪4為上述的前掠大小葉片跨音葉輪，安裝于軸流壓氣機(jī)的機(jī)匣3內(nèi)。