[發(fā)明專利]應(yīng)用鈍尾緣的大小葉片葉輪及壓氣機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710178404.X
• 申請(qǐng)日: 2007-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN101173681A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉寶杰;劉火星;蔣浩康;陳懋章;王洪偉
• 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
• 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)明涉及一種葉片式葉輪機(jī)械裝置，尤其涉及一種葉輪及壓氣機(jī)。

背景技術(shù)

葉片式壓氣機(jī)一般用于給氣體增壓，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)方式是軸向排氣，軸向出氣；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。軸流式和斜流式壓氣機(jī)包括葉輪，包括動(dòng)輪和靜輪，葉輪上設(shè)有葉片。葉輪及其葉片的結(jié)構(gòu)形式對(duì)壓氣機(jī)的增壓能力影響極大。

目前，提高軸流式和斜流式壓氣機(jī)增壓能力的方法有兩個(gè)，一個(gè)是增加轉(zhuǎn)子葉輪的轉(zhuǎn)速，一個(gè)是增加氣流經(jīng)過葉片后的轉(zhuǎn)角。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，所以如何通過加大氣流轉(zhuǎn)角的方式增加壓氣機(jī)增壓能力是目前的主要研究方向。

如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的軸流式和斜流式壓氣機(jī)中，葉輪的葉片1、2的尾緣為逐漸減薄的結(jié)構(gòu)，葉片1、2的厚度從前緣0厚度開始增加，在中間某個(gè)地方達(dá)到最大值，然后逐漸減薄至尾緣處的0厚度。

上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)：

葉片槽道后部面積擴(kuò)張過快，使氣流在葉片吸力面后部的局部產(chǎn)生的分離大。這種局部分離有兩個(gè)后果，一是氣流轉(zhuǎn)角不足，二是加大了局部低速區(qū)引起尾緣摻混損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氣流在葉片吸力面后部的局部分離小、尾緣損失小、氣流轉(zhuǎn)角大的應(yīng)用鈍尾緣的大小葉片葉輪及壓氣機(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)明的應(yīng)用鈍尾緣的大小葉片葉輪，包括葉片，所述葉片的尾緣為鈍尾緣。

本發(fā)明的壓氣機(jī)，包括上述的應(yīng)用鈍尾緣的大小葉片葉輪。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的應(yīng)用鈍尾緣的大小葉片葉輪及壓氣機(jī)，由于葉片的尾緣為鈍尾緣。氣流在葉片吸力面后部的局部分離小、尾緣損失小、氣流轉(zhuǎn)角大。

附圖說明

圖1為氣流流過現(xiàn)有技術(shù)中的葉輪的葉片時(shí)的狀態(tài)示意圖；

圖2為氣流流過本發(fā)明的應(yīng)用鈍尾緣的大小葉片葉輪的葉片時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中葉片的尾緣的具體實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中葉片的尾緣的具體實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中葉片的尾緣的具體實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的應(yīng)用鈍尾緣的大小葉片葉輪，其較佳的具體實(shí)施方式如圖2所示，包括葉片3、4，所述葉片3、4的尾緣5為鈍尾緣。

應(yīng)用鈍尾緣的大小葉片葉輪上的葉片3、4可以包括大葉片3和小葉片4，大葉片3和小葉片4相互間隔布置。

可以只將大葉片3的尾緣5設(shè)為鈍尾緣；也可以只將小葉片4的尾緣5設(shè)為鈍尾緣；也可以將大葉片3和小葉片4的尾緣均設(shè)為鈍尾緣。

應(yīng)用鈍尾緣的大小葉片葉輪上也可以只設(shè)置大葉片3，可以將全部或部分大葉片3的尾緣5設(shè)為鈍尾緣。

如圖3、圖4、圖5所示，尾緣5設(shè)置成鈍尾緣的結(jié)構(gòu)可以是：

在葉片的尾緣5處設(shè)有平面，平面垂直于尾緣5的延伸方向；或者，在葉片的尾緣5處設(shè)有弧面；或者，在葉片的尾緣5處設(shè)有梯形面。根據(jù)需要，也可以設(shè)計(jì)成其它的結(jié)構(gòu)形式。

本發(fā)明的壓氣機(jī)，其較佳的具體實(shí)施方式是，包括上述的應(yīng)用鈍尾緣的大小葉片葉輪。

現(xiàn)有技術(shù)中壓氣機(jī)應(yīng)用鈍尾緣的大小葉片葉輪葉片的尾緣為尖尾緣，葉片通道后部擴(kuò)張較大，氣流流過尾緣之前的分離產(chǎn)生的損失較大。

本發(fā)明中葉片3、4的尾緣5采用鈍尾緣設(shè)計(jì)，采用鈍尾緣的大小葉片形式后，因?yàn)槿~柵后部擴(kuò)張程度得到了有效控制，經(jīng)過氣動(dòng)計(jì)算優(yōu)化，完全可以避免葉片吸力面后部尾緣附近的分離，從而減小了尾跡寬度，使氣流在葉片吸力面后部的局部分離小、尾緣損失小、氣流轉(zhuǎn)角大。

當(dāng)然，葉片尾緣厚度會(huì)造成一定的動(dòng)量虧損，氣流經(jīng)過葉片3、4的鈍尾緣之后會(huì)產(chǎn)生局部突擴(kuò)從而有突擴(kuò)損失。因此，應(yīng)適當(dāng)控制尾緣厚度，設(shè)計(jì)的原則是使這個(gè)突擴(kuò)損失小于使用尖尾緣時(shí)葉片吸力面發(fā)生提前分離產(chǎn)生的損失。

另外，采用本發(fā)明的鈍尾緣葉片之后，氣流分離區(qū)被局限于葉片尾緣之后，比較穩(wěn)定。而采用尖尾緣的葉片時(shí)，氣流分離點(diǎn)在尾緣之前的吸力面某點(diǎn)，當(dāng)壓氣機(jī)工作條件變化時(shí)，如壓氣機(jī)背壓升高時(shí)，則此分離點(diǎn)提前，損失增大，會(huì)引起壓氣機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定工作狀態(tài)。所以本發(fā)明的鈍尾緣壓氣機(jī)也可以擴(kuò)寬壓氣機(jī)的穩(wěn)定工作范圍。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。