[發明專利]一種提高軸流壓氣機氣動性能的轉動葉片排布局

無效

• 申請號: 200910023442.7
• 申請日: 2009-07-28
• 公開（公告）號: CN101900133A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 劉前智;廖明夫;王儼剴;王四季
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F04D29/38
• 分類號: F04D29/38
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

一、技術領域

本發明涉及軸流式葉輪機械領域，具體是一種提高軸流壓氣機氣動性能的轉動葉片排布局。?

二、背景技術

提高壓氣機氣動性能是現代高性能軸流壓氣機氣動設計的需要，提高壓氣機氣動性能包括提高設計增壓比、效率以及氣動穩定性。一般來說，現有常規的軸流壓氣機葉片排采用完全軸對稱的、均勻布局的設計方案，即同一排的所有葉片均具有同樣的幾何形狀和尺寸，且在壓氣機軸向的排列位置相同，相鄰的葉片在圓周方向的間距均相同。對于這種常規排列的壓氣機轉動葉片排來說，當設計氣動負荷較高而采用較大葉片稠度時，增壓比通常是隨壓氣機流量的減小而明顯增加，即動葉進口氣流攻角越大，增壓比就越大。但是，在壓氣機氣動設計中，為了提高壓氣機的穩定裕度，動葉設計的進口氣流攻角不能太大，因而使得設計點的增壓比并不高，同時，過分增大葉片稠度也使氣動效率降低。?

在公告號為CN1955492的中國發明專利中公開了一種壓氣機葉柵的氣動布局方案，通過葉片排中的兩個相鄰葉片的前緣在壓氣機軸向的位置交錯排列(移動距離為葉片軸向弦長的5％～15％)，當位置在前的葉片(葉片1)工作在大的進口正攻角狀態時，由于葉片1的葉盆表面對流入氣流的限制與導向作用，前緣軸向位置向后移動的葉片(葉片2)的進口氣流攻角減小，從而使葉片2的流動得到改善，提高壓氣機的氣動穩定性。?

為了提高壓氣機動葉的氣動負荷，現有技術的壓氣機動葉必須加大葉片彎度并通過增大稠度的方法來提高氣流的轉折角，即加大葉片排的增壓比。但是，當稠度增大到一定值后，對設計點小攻角狀態下轉折角的提高效果很有限，并引起設計點附近流動損失明顯上升。?

三、發明內容

為克服現有技術中存在的壓氣機轉動葉片排設計點小攻角狀態下氣流轉折角難以有效提高的不足，本發明提出了一種提高軸流壓氣機氣動性能的轉動葉片排布局。?

本發明的技術方案是將軸流壓氣機一個轉動葉片排中的所有葉片沿圓周方向以葉片組為單元進行周期性排列，圓周方向的正向定義為由葉片的葉盆指向葉片的葉背；每個葉片組由2N+1個葉片構成，其中的N等于2或3或4，且該葉片組中第2N+1個葉片同時又是沿圓周方向相鄰的下一個葉片組的第1個葉片；在每個葉片組中，第2個葉片位于第1個葉片的葉背表面一側，第3個葉片位于第2個葉片的葉背表面一側，而葉片組中其余的葉片也按相同的方式進行排列；每個葉片組中的各葉片前緣按壓氣機軸線方向的位置前后不同進行排布，其相鄰葉片前緣位置的連線構成一個三角波，三角波的周期T即為葉片組第1個葉片與第2N+1個葉片前緣沿圓周方向的距離；每個葉片組中第1個葉片和第2N+1個葉片的前緣位于三角波的波峰處，第N+1個葉片的前緣位于三角波的波谷處；三角波的波幅為波峰處與波谷處之間的距離在壓氣機軸向的投影P，并且P等于第1個葉片弦長在壓氣機軸向投影長度的0.10×N～0.15×N倍；每個葉片組中第2至第N+1個葉片與同該葉片葉盆一側相鄰的葉片相比，第2至第N+1個葉片按照壓氣機軸向定義的葉片進口幾何角分別減小0.5°～2.0°；每個葉片組中第N+2至第2N個葉片與同該葉片葉盆一側相鄰的葉片相比，第N+2至第2N個葉片按照壓氣機軸向定義的葉片進口幾何角分別增大0.5°～2.0°。每個葉片組中第2至第2N個葉片與第1個葉片相比，葉片的彎角分別增大0°～0.5°。?

本發明中，X方向為軸流壓氣機轉動葉片排的圓周方向；Z方向為壓氣機的軸向。?

下面以本發明中N＝2的技術方案說明其工作原理，N＝3及N＝4的技術方案與此類同。?

在一個周期中，由于5個葉片前緣的沿壓氣機軸向Z位置不同，它們依次排列后所構成的葉片氣流通道為四種不同的形式，即第一個葉片的葉背與第二個葉片的葉盆構成氣流通道A，第二個葉片的葉背與第三個葉片的葉盆構成的氣流通道B，第三個葉片的葉背與第四個葉片的葉盆構成的氣流通道C，第四個葉片的葉背與相鄰的另一組的第一個葉片的葉盆構成的氣流通道D。?