[發明專利]一種前后級靜子自適應吹吸氣的多級軸流壓氣機

有效

• 申請號: 201710605400.9
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107191412B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 柳陽威;唐雨萌;陸利蓬;王鳴
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F04D29/54
• 分類號: F04D29/54;F04D27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及多級軸流壓氣機，公開了一種前后級靜子自適應吹吸氣的多級軸流壓氣機，包括前面級靜子葉片、轉子葉片、后面級靜子葉片、機匣及位于其內部的引氣管結構；前面級靜子葉片固定在機匣上游并帶有射流槽結構，轉子葉片位于前面級靜子葉片與后面級靜子葉片間，后面級靜子葉片具有抽吸槽結構且與前面級靜子葉片的射流槽間通過位于機匣內部的引氣管相聯通。根據多級壓氣機逐級加壓的特點，在前后級靜子葉片通道的壓差作用下形成自適應的抽吸、射流，有效抑制多級壓氣機靜子端區三維角區分離流動的同時避免了失速的過早發生，拓寬了壓氣機有效工作工況范圍，改善了多級壓氣機葉片通道流通能力，降低了靜子葉片三維角區分離及由此導致的損失。

技術領域

本發明涉及多級軸流壓氣機領域，尤其涉及一種前后級靜子自適應吹吸氣的多級軸流壓氣機。

背景技術

壓氣機是航空燃氣渦輪發動機的核心組成部件，由多級轉子和靜子順序交錯排列組成，其功用是提高氣體壓升。

在壓氣機內部的流動中，大的逆壓梯度所造成的葉片及端壁角區二次流是一種固有且復雜的流動現象，因此產生的損失是壓氣機內部流動的主要損失源；三維角區分離/失速所造成的流動擁堵使得壓氣機性能急劇下降，對壓氣機的壓比、效率、裕度等性能有著至關重要的影響；現代航空發動機的發展對壓氣機性能提出了更高要求，尤其是單級負荷需求的增大以及更寬的有效工作范圍；然而隨著壓氣機負荷的增大，三維角區分離程度急劇增大，有效工作攻角范圍急劇縮減；通過引入合理流動控制手段，改善流場結構，是現代高性能壓氣機發展的重要方向。

經過幾十年的研究，眾多科研工作者們已經對壓氣機三維角區流動機理有了較深的認識，但是由于其流動結構的復雜性，以及實驗測量、數值模擬的局限性、可靠性，目前還未能很好地根據已有機理研究結果實現壓氣機三維角區分離流動的準確預測及可靠控制；對壓氣機三維角區分離流動機理、流動預測以及流動控制的研究，始終是高性能壓氣機設計所關注的重點問題。

目前，針對壓氣機靜葉角區分離與失速的流動控制技術，從是否額外引入能量，主要可以分為主動控制技術和被動控制技術兩大類：主動控制技術主要有等離子體激勵，附面層吹吸技術、合成射流等；被動控制技術主要有旋渦發生器、翼刀、端壁造型等；主動控制技術中附面層抽吸技術具有適應范圍廣，收益明顯的特點，但需要額外引入能量，不易于工程實現；現有的傳統被動控制技術，不具有自適應性，有效工作的工況范圍往往有限，未能解決工程上下一代高負荷壓氣機角區分離的問題。

研究手段的進步使得現代研究者們對壓氣機內部流動機理及性能特征的認識逐漸提升，其設計思路也對應發生了重大變化；壓氣機的研究出現了由局部單排甚至單個葉片/葉型的研究向全局多排葉片研究的轉變，由孤立關注單排葉片設計工況性能到關注全局匹配后有效工況及性能特點的轉變；因此，充分利用壓氣機不同葉排間的流動特點，實現不同葉排間的自適應流場調控，是改善壓氣機流場結構，提升新一代高負荷壓氣機性能的一大策略。

發明內容

(一)待解決的技術問題

本發明的目的在于，提供一種前后級靜子自適應吹吸氣的多級軸流壓氣機，在后面級靜子葉片端壁及葉片吸力面布置有組合抽吸槽，在前面級靜子葉片吸力面端區布置有切向射流槽，并將兩者通過布置在機匣內的引氣管連接起來；在不同流動工況下，利用多級壓氣機逐級加壓的特點，靠自身壓差形成自適應的抽吸、射流，解決傳統附面層抽吸、射流控制所需要額外引入能量問題，將主動控制化為被動控制；在非設計工況，后面級靜子角區抽吸量與前面級靜子角區射流流量可通過抽吸槽、射流槽當地的壓力實現自適應調節，在改善多級壓氣機靜子端區三維角區分離的同時，避免了失速等的過早發生，拓寬了壓氣機的有效工作工況范圍。

(二)技術方案