[發明專利]一種在轉靜干涉條件下的大折轉角葉型分離流動控制方法

有效

• 申請號: 200910310964.5
• 申請日: 2009-12-07
• 公開（公告）號: CN101713415A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 王松濤;杜鑫;羌曉青;林偉春
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F04D27/00
• 分類號: F04D27/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 劉同恩

技術領域

本發明涉及一種壓氣機分離流動控制方法。

背景技術

壓氣機通流部分由很多葉片組成，除進口導葉1和出口導葉4外，每級均包含動葉 片2和靜葉片3，見圖1。運行時動葉片2對氣體做功，提高總壓并使靜壓有所提升，靜 葉片3的作用則是將動葉片2所作的一部分功轉化為靜壓的提高，氣體壓力逐級升高。轉 /靜干涉是由于動葉片2和靜葉片3之間的相互轉動而產生的非定常流動現象。壓氣機出 口12的壓力與壓氣機進口11的壓力之比稱為壓比。為了增加單級壓比，可以提高扭速， 即相應增大動葉片2或靜葉片3的氣流轉折角。當動葉片2的氣流折轉角θ超過一定范圍 時，吸力面3-3將發生嚴重的分離流動，見圖2，此時，動葉片2的單級壓比下降，效率 下降，如果分離區A進一步擴大，會導致壓氣機進入不穩定區。如果采用低反動度，則靜 葉片3將具有很大的幾何轉折角θ，造成靜葉片3的吸力面發生嚴重的氣流分離，使壓氣 機不能工作。其中反動度是指動葉柵的靜參數實際功和理論功之比，它反映了總加入功在 動葉柵中轉變為壓力能的大小。因此，為了得到更高的單級壓比，控制葉柵(動葉片或靜 葉片)流動分離是很重要的。目前，非定常控制是控制附面層分離的一種方法，非定常控 制首先要產生非定常激勵，在通常研究和應用中都是通過控制片或擾動絲等外部物體的振 動產生非定常激勵的，在抑制旋渦產生時需要連接外置觸發器才能產生非定常激勵，其缺 點是：需要輸入額外能量，結構復雜導致壓氣機可靠性差等。

發明內容

本發明的目的是為解決現有壓氣機分離非定常控制方法是利用控制片或擾動絲連接 外置觸發器才能產生非定常激勵，需要輸入額外能量，結構復雜導致壓氣機可靠性差的問 題，提供一種在轉/靜干涉條件下的大折轉角葉型分離流動控制方法。

本發明的方法是通過以下步驟實現的：一、先在靜葉片或動葉片的表面上開設數個通 孔，使壓氣機中的氣流在葉片表面壓力差的作用下從靜葉片或動葉片的壓力面一側進入通 孔再從吸力面一側噴出，形成通孔射流，在轉/靜干涉條件下，靜葉片或動葉片表面壓力 的波動使通孔射流在流道中產生非定常激勵；二、利用脈動壓力傳感器測量靜葉片或動葉 片出口壓力脈動，得出靜葉片或動葉片上的吸力面的旋渦脫落頻率；三、利用脈動壓力傳 感器測量靜葉片或動葉片表面流動分離起始點處壓力脈動，得出數個通孔射流總的射流頻 率；四、當射流頻率大于旋渦脫落頻率時，應減少通孔的數量，以使射流頻率與旋渦脫落 頻率相等；當射流頻率小于旋渦脫落頻率時，應增加通孔的數量，以使射流頻率與旋渦脫 落頻率相等；當射流頻率與旋渦脫落頻率相等時，即可抑制旋渦產生，實現了控制壓氣機 流動分離。

本發明的優點：本發明通過在靜葉片表面開通孔，利用葉片兩面的壓力差產生通孔射 流，在轉/靜干涉條件下，葉片表面壓力波動使通孔射流在流道中產生非定常激勵，不需 要輸入額外的能量，而且簡化了非定常控制的結構，解決了由結構復雜帶來的可靠性差的 問題。

附圖說明

圖1是壓氣機結構主剖視圖，圖2是動葉片2或靜葉片3上的氣流折轉角θ超過一 定范圍后造成氣流分離的示意圖，圖3是通孔3-1沿靜葉片3徑向和軸向分布的靜葉片3 立體圖。

具體實施方式