[發明專利]一種抑制壓氣機葉尖泄漏流的葉頂結構形式

在審

• 申請號: 201710363061.8
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107061363A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 馬宏偉;田楊濤;張軍;馬魏巍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F04D29/38
• 分類號: F04D29/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于壓氣機氣體動力學領域，具體涉及一種抑制壓氣機葉尖泄漏流的葉頂結構形式，該葉頂結構用于抑制壓氣機葉尖泄漏流，降低葉尖泄漏流造成的損失，提高壓氣機的效率、壓比和穩定工作裕度。

背景技術

在壓氣機氣體動力學領域，國內外關于通過改變壓氣機葉片頂部結構形式來控制葉尖泄漏流的研究相對較少。目前，主要集中表現在兩方面，一是改變壓氣機葉片和機匣間的軸向間隙，具體的有在壓氣機轉子機匣上開設臺階式凹槽以及葉尖軸向漸縮或漸擴；二是改變壓氣機葉片頂部的周向間隙，具體的措施有葉片頂部加肋條和小翼以及葉片頂部開槽和葉尖圓角。

上述壓氣機控制葉尖泄漏流的方式在實際中均會產生積極或消極的作用，若葉頂幾何設計不恰當，有的會降低壓氣機壓比、效率和穩定工作范圍，有的會增強葉片通道的堵塞效應，甚至會加強葉尖的泄漏流。有的幾何設計雖能改善壓氣機某方面的性能，但對于壓氣機其他方面的性能沒有明顯的提升作用，甚至會使其性能惡化，造成的結果是壓氣機整體性能的降低。

為了解決上述問題，本發明提出了一種抑制壓氣機葉尖泄漏流的葉頂結構形式，實現對壓氣機葉尖泄漏流的抑制，并且能減小葉尖泄漏流造成的損失及堵塞，使得壓氣機的壓比、效率及穩定工作裕度得到很大提高。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是：提供一種抑制壓氣機葉尖泄漏流的葉頂結構形式，該葉頂結構可以抑制壓氣機的葉尖泄漏流，降低葉尖泄漏流造成的損失和堵塞，提高壓氣機的效率、壓比和穩定工作裕度。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

發明了一種抑制壓氣機葉尖泄漏流的葉頂結構形式，如圖1所示，葉片頂部加工成貫通葉片通道區域和葉片頂部間隙區域的槽道形式，槽道入口位于葉片壓力面側，槽道出口位于葉片吸力面側。

進一步，葉頂連通槽道的設計類似于在葉片頂部壓力面和吸力面各加裝一個肋條結構，該肋條沿葉頂型線延伸擴展。槽道入口和來流方向盡可能保持一致，方便流體的流入槽道內部。同時，肋條的前部和尾部均做光滑處理。

進一步，當葉片弦長為C時，葉頂壓力面側肋條從10％C位置處延伸至葉片尾緣，吸力面側肋條從葉片前緣延伸至距葉片尾緣85％C位置處。

進一步，葉頂肋條高度H為1％C～5％C，肋條寬度W為1％C～2％C。

本發明通過實驗驗證，可以很好地改善壓氣機葉片的葉尖泄漏流，降低泄漏流帶來的損失及堵塞，提高壓氣機的壓比、效率和穩定工作范圍。

和傳統葉頂結構相比較，本發明在葉片頂部加工了一個沿流向的連通槽道，該槽道入口與來流方向一致，可以避免更多的流動損失。這種結構設計不僅能有效減少泄漏流及其帶來的損失和堵塞，更重要的是，進入葉頂間隙內的該部分流體還可以作功，提高壓氣機的做功效率，對壓氣機的整體性能提升具有更為重大的意義。

附圖說明

圖1是本發明的葉頂結構示意圖。

圖中1-葉頂槽道，2-吸力面肋條，3-葉片吸力面型線,4-壓力面肋條，5-葉片壓力面型線，C-葉片弦長,W-肋條寬度。

圖2是本發明葉頂結構前緣和尾緣的體視示意圖。

圖中H-肋條高度。

具體實施措施

一種抑制壓氣機葉尖泄漏流的葉頂結構形式，如圖1、2所示，葉片頂部設計加工成貫通于葉片通道區域和葉片頂部間隙區域的槽道形式，槽道入口位于葉片壓力面側，槽道出口位于葉片吸力面側。該連通槽道類似于在葉頂平面壓力面和吸力面各加裝一個肋條，來流可以流入流出葉頂間隙內部。

本發明中，葉頂肋條高度H為1％C～5％C，肋條寬度W為1％C～2％C，葉頂壓力面側肋條從10％C位置處延伸至葉片尾緣，吸力面側肋條從葉片前緣延伸至距葉片尾緣85％C位置處。葉頂平面兩側的肋條前部和尾部內表面均采用光滑過渡。

采用實驗進行驗證，本發明可以減少壓氣機葉片的葉尖泄漏流，降低泄漏流帶來的損失及通道堵塞，提高壓氣機的壓比、效率和穩定工作裕度。