[發明專利]一種抑制徑流渦輪葉頂間隙流損失的多元耦合被動控制技術

有效

• 申請號: 201811069103.8
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109026186B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 王星;陳海生;李文;張雪輝;朱陽歷
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F01D11/08
• 分類號: F01D11/08;F01D25/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種抑制徑流渦輪葉頂間隙流損失的多元耦合控制結構，所述徑流渦輪包括徑流葉輪和機匣，所述徑流葉輪同軸布置在所述機匣中，所述徑流葉輪沿其周向均勻分布多個徑流葉片，所述徑流葉片的頂部與所述機匣之間存在葉頂間隙，其特征在于，

所述徑流渦輪進口處的機匣內表面沿其周向布置有仿生減阻結構，所述仿生減阻結構用以減少由于所述徑流葉片的頂部與所述機匣之間的相對運動而引起的刮削流所導致的壁面摩擦損失；

仿生減阻結構為呈陣列布置在所述徑流渦輪進口處的機匣內表面的凸包、凹坑、棱紋或溝槽結構形式；凸包、凹坑、棱紋或溝槽的數量、間隔距離、深度、高度、半徑或長度根據實際運行工況確定；葉頂間隙尺寸分布以及葉頂厚度分布沿所述徑流渦輪進口至出口的方向均具有變化特征，該變化特征應滿足使得由于所述徑流葉片葉頂的壓力面與吸力面之間的壓差引起的泄漏流得到抑制；

通過調整機匣內表面的型線，改變葉頂間隙尺寸沿葉輪進口到出口方向的變化特征；

葉頂間隙尺寸沿葉輪進口到出口方向的變化形式為逐漸增加、逐漸減少、先增加后減小或先減小后增加；

葉頂厚度分布從葉輪進口到出口的變化形式為逐漸增加或逐漸減小；所述葉頂厚度分布的具體變化方式根據向心渦輪幾何尺寸和運行工況確定。

2.根據權利要求1所述的多元耦合控制結構，其特征在于，所述徑流渦輪布置有靜葉。

3.根據權利要求1所述的多元耦合控制結構，其特征在于，所述徑流渦輪為向心式、或混流式，所述徑流渦輪為單級或多級結構。

4.根據權利要求1所述的多元耦合控制結構，其特征在于，所述仿生減阻結構直接在機匣上加工形成或將帶有仿生減阻結構的薄膜貼附在機匣上實現。

5.一種徑流渦輪，所述徑流渦輪包括上述權利要求1-4任一項所述的抑制徑流渦輪葉頂間隙流損失的多元耦合控制結構。

6.根據權利要求5所述的徑流渦輪，其特征在于，所述徑流渦輪的應用領域包括交通工具引擎渦輪增壓器、中低溫余熱發電裝置、可再生能源發電裝置、壓縮空氣儲能、化工過程膨脹機或火箭發動機渦輪泵。

7.根據權利要求5所述的徑流渦輪，其特征在于，所述徑流渦輪所采用的工作介質是空氣、氮氣、氧氣、二氧化碳、天然氣、氨氣、或水蒸氣。