[實用新型]保形通道式擴壓器

無效

• 申請號: 200820186921.1
• 申請日: 2008-09-16
• 公開（公告）號: CN201281045Y
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 陳杰;黃國平;夏晨;朱亮聰;梁德旺
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F04D29/44
• 分類號: F04D29/44
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司
• 代理人: 沈根水

技術領域

本實用新型涉及的是離心或斜流壓氣機的靜子擴壓器，特別是一種保形通道式擴壓器，可以改善擴壓器內流動，減小流動損失，從而使壓氣機能達到更高的效率和壓比，屬于徑流式壓氣機技術領域。

背景技術

在廣泛應用于中、小以及微型渦輪發動機的離心/斜流壓氣機級中的靜止部件擴壓器內，氣流減速擴壓將動能最大可能地轉化為壓力能。由于擴壓器上游及自身內部流動附面層增長以及流體微團從擴壓器分段部分脫離和摻混(附圖1)都會導致擴壓過程效率低下，從而使其成為渦輪機械設計主要問題之一。

離心/斜流壓氣機擴壓器內流動的本質可看作是管道流動，擴壓過快會導致較大的滯止壓力損失，而另一方面如果擴壓過慢流體將要通過較長的通道而使得摩擦損失增加，擴壓器內流動的擴壓程度需小心控制，而影響流動擴壓程度的主要因素是流通截面的面積分布。現在離心/斜流壓氣機廣為采用的葉片式擴壓器結構上分為徑向葉片段、轉彎段以及軸向葉片段，這樣的結構使得擴壓器進口至出口的面積分布變化不連續不順暢增加了流動損失。

擴壓器通道內流動狀態受通道截面形狀的影響，如：矩形截面管流中角區會存在橫向流動形成旋渦流動增加流動損失、減小有效流動面積，而圓形截面管流中橫向流動則大為減弱。因此，離心/斜流壓氣機擴壓器葉片通道流通截面形狀的優化設計也將可以提高擴壓器的效率。

發明內容

本實用新型旨在克服現有葉片式擴壓器存在的上述不足，提出了著眼于通道設計的保形通道式擴壓器，有效地控制擴壓器通道的擴壓程度，消除流體在分段部位脫離和摻混引起的損失，減小通流截面上的橫向流動，從而實現高效率的擴壓效果。

本實用新型的技術解決方案：保形通道式擴壓器的結構是周向周期性安置的若干個三維主通道及該主通道內后段設置的分流葉片所組成，相鄰主通道間則形成擴壓器的主葉片。

本實用新型的優點：改善擴壓器內流動，減小損失，從而使離心/斜流壓氣機級能達到更高的效率和壓比。本發明的保形通道式擴壓器的通道從進口至軸向出口結構上無分段，從而消除了現有徑向轉軸向的離心/斜流壓氣機擴壓器分段部分的流動脫離和摻混的損失；連續順暢的上凸型流通截面積分布可有效減小擴壓減速流動過程中的損失；流通截面采用氣動優化的任意形狀抑制擴壓器通道截面角區的二次流，減少低能流體在角區的堆積；同時，在后段設置的分流葉片將有效地約束氣流沿著葉片的走勢流動，保持流動的順暢。

附圖說明

附圖1是現有典型葉片式擴壓器分段部分流動示意圖。

附圖2是保形通道式擴壓器結構示意圖。

附圖3是保形通道式擴壓器流動示意圖。

附圖4是保形通道式擴壓器單通道進口示意圖。

附圖5是保形通道式擴壓器單通道出口示意圖。

附圖6是保形通道式擴壓器單通道沿程截面示意圖。

圖中的1是表示徑向葉片；2是表示軸向葉片；3是表示擴壓器進口氣流；4是表示擴壓器出口氣流；5是表示氣流脫離徑向葉片后進入軸向葉片前在分段部分中的流動；6是表示三維主通道；7是表示主葉片；8是表示分流葉片；9是表示圓柱、圓錐等回轉面；10是表示單個三維主通道的進口截面；11是表示擴壓器出口輪緣與輪轂邊形成的圓環；12是表示單個三維主通道的出口截面；13是表示單個主通道沿程的任一截面。

具體實施方式

對照附圖2，其結構是由周向周期性安置的若干個三維主通道6及主通道內后段的分流葉片8組成，相鄰主通道間則形成擴壓器的主葉片7。分流葉片用以加強對氣流貼合葉片流動的約束。

對照附圖4，其結構是通道的進口由通道與進口處的圓柱或圓錐等回轉面9相交形成。

對照附圖5，其結構是通道的出口由擴壓器出口輪緣與輪轂邊形成的圓環11按主通道數分割所得的截面。

對照附圖6，其結構是進口至出口間的通道法向截面形狀為氣動優化的形狀。

所述的主通道是由進口至出口為不分段，且流通截面面積變化連續。主通道的出口是圓環段。

所述的主通道是由一條中心線上若干位置處與當點切線垂直的截面外輪廓構成，中心線扭轉根據擴壓器進出口條件以氣流不脫離葉片的約束為原則設計，沿程截面面積采用連續順暢的上凸型流分布有效減小流動損失。