[實(shí)用新型]一種新型斜流?離心組合壓氣機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720238838.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN206668584U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃孟璇;王英鋒;潘奕君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F04D17/08
• 分類號(hào): F04D17/08;F04D23/00;F04D29/44
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所32237
• 代理人: 賀翔

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種葉輪機(jī)械裝置，尤其涉及一種新型斜流-離心組合壓氣機(jī)。

背景技術(shù)

作為微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)主要部件之一,壓氣機(jī)有著舉足輕重的作用"相對(duì)軸流式壓氣機(jī)而言,離心式或斜流式壓氣機(jī)具有單級(jí)增壓比高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定工作范圍大、長(zhǎng)度小、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)外目前在微型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)方面的研究主要集中于對(duì)各部件包括單級(jí)離心壓氣機(jī)部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，以改良發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。但是壓氣機(jī)葉尖輪緣速度的提高有限，很難再使發(fā)動(dòng)機(jī)的性能得以大幅度提高。尤其是在離心壓氣機(jī)方面，亟須改進(jìn)其設(shè)計(jì)方法以提高離心壓氣機(jī)性能，從而有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能。

微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)由于流量小，為避免縮尺效應(yīng)所引起的純軸流壓氣機(jī)末級(jí)損失增大的現(xiàn)象，多采用單級(jí)離心壓氣機(jī)。隨著對(duì)高性能微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的需求的增加，提高壓氣機(jī)壓比和效率是必然趨勢(shì)。但是由于離心壓氣機(jī)的葉根應(yīng)力受到材料應(yīng)力水平的限制，單級(jí)壓比的提高幅度有限，目前最大的葉尖切線速度約為600m/s左右。在推力和功率較小的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于受到流路尺寸的限制，已經(jīng)很難通過(guò)增加級(jí)數(shù)來(lái)增大壓比。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)背景技術(shù)中所涉及到的缺陷，提供一種新型斜流-離心組合壓氣機(jī)，采用兩級(jí)壓氣機(jī)，通過(guò)改變第一級(jí)與第二級(jí)的輪緣速度，使得壓比、效率、流量性能參數(shù)指標(biāo)均獲得了提高。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：

一種新型斜流-離心組合壓氣機(jī)，包含斜流壓氣機(jī)、離心壓氣機(jī)和無(wú)葉擴(kuò)壓器；

所述離心壓氣機(jī)的進(jìn)氣口和所述斜流壓氣機(jī)的出氣口形狀和大小均相同，離心壓氣機(jī)的進(jìn)氣口和斜流壓氣機(jī)的出氣口相互貼合留有間隙，且間隙的寬度為預(yù)設(shè)的寬度閾值；

所述離心壓氣機(jī)的軸線和所述斜流壓氣機(jī)的軸線在同一軸線上；

所述無(wú)葉擴(kuò)壓器的進(jìn)氣口和所述離心壓氣機(jī)的出氣口固定相連；

所述斜流壓氣機(jī)的壓比為2.3到2.6，所述離心壓氣機(jī)的壓比為1.8到2。

作為本實(shí)用新型一種新型斜流-離心組合壓氣機(jī)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述預(yù)設(shè)的寬度閾值的范圍為5mm-10mm。

本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1.當(dāng)前面級(jí)壓氣機(jī)出口葉尖速度u1增大時(shí)，壓氣機(jī)總的加功量增大，由壓比和功之間的關(guān)系可知，壓氣機(jī)壓比會(huì)增大；當(dāng)u1增大時(shí)，若保持壓氣機(jī)總的加功量不變，則后面級(jí)壓氣機(jī)出口葉尖速度u2減小，進(jìn)而使得出口氣流絕對(duì)速度徑向速度增大，降低擴(kuò)壓器損失，提高壓氣機(jī)整機(jī)效率，即若第一級(jí)與第二級(jí)加功量匹配得當(dāng)，則同時(shí)能夠增加整級(jí)的效率和壓比；

2.采用斜流-離心組合壓氣機(jī)方案時(shí)，相比于單級(jí)離心壓氣機(jī)，把原來(lái)單個(gè)葉柵負(fù)擔(dān)的氣流轉(zhuǎn)折角和增壓分給了兩個(gè)葉片排，減緩了葉片表面附面層厚度的發(fā)展，具有了較小的氣動(dòng)損失；

3.由于斜流-離心組合壓氣機(jī)的第一級(jí)作功量有所增加，與單級(jí)離心壓氣機(jī)相比，第一級(jí)的出口輪緣速度比后者在相同幾何半徑處的輪緣速度高，并增強(qiáng)了整個(gè)通道的流通能力。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型斜流-離心組合壓氣機(jī)的側(cè)視圖；

圖2為本實(shí)用新型斜流-離心組合壓氣機(jī)的正視圖；

圖3為Krain葉輪與本實(shí)用新型斜流-離心組合壓氣機(jī)流量-壓比特性曲線圖；

圖4為Krain葉輪與本實(shí)用新型斜流-離心組合壓氣機(jī)流量-級(jí)效率特性曲線圖。

圖中，1-斜流壓氣機(jī)的進(jìn)氣口，2-斜流壓氣機(jī)，3-離心壓氣機(jī)，4-無(wú)葉擴(kuò)壓器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：

如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種新型斜流-離心組合壓氣機(jī)，包含斜流壓氣機(jī)、離心壓氣機(jī)和無(wú)葉擴(kuò)壓器；

所述離心壓氣機(jī)的進(jìn)氣口和所述斜流壓氣機(jī)的出氣口形狀和大小均相同，離心壓氣機(jī)的進(jìn)氣口和斜流壓氣機(jī)的出氣口相互貼合留有間隙，且間隙的寬度為預(yù)設(shè)的寬度閾值；

所述離心壓氣機(jī)的軸線和所述斜流壓氣機(jī)的軸線在同一軸線上；

所述無(wú)葉擴(kuò)壓器的進(jìn)氣口和所述離心壓氣機(jī)的出氣口固定相連；

所述斜流壓氣機(jī)的壓比為2.3到2.6，所述離心壓氣機(jī)的壓比為1.8到2。

本實(shí)用新型中，第一級(jí)為斜流壓氣機(jī)，第二級(jí)為離心壓氣機(jī)，氣流依次經(jīng)過(guò)斜流壓氣機(jī)、離心壓氣機(jī)和無(wú)葉擴(kuò)壓器，預(yù)設(shè)的寬度閾值的范圍為5mm-10mm，以保證由于間隙導(dǎo)致尾跡損失降到最低。