[發(fā)明專利]一種凸緣-溝槽復(fù)合式葉頂間隙泄露渦空化抑制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010043401.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN111255730B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍新平;程懷玉;季斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): F04D29/18
• 分類號(hào): F04D29/18;F04D29/66
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 陶洪

一種凸緣?溝槽復(fù)合式葉頂間隙泄露渦空化抑制器，涉及流體機(jī)械領(lǐng)域。凸緣?溝槽復(fù)合式葉頂間隙泄露渦空化抑制器安裝于葉片的端面，其包括間隔布置的多個(gè)凸緣及與各個(gè)凸緣連接的連接肋片，相鄰的兩個(gè)凸緣和連接肋片之間形成溝槽，凸緣與葉片的端面弦長(zhǎng)呈30?90度角，凸緣的寬度為葉片端面弦長(zhǎng)的0.005?0.2倍；各個(gè)凸緣的一端與葉片的壓力面邊緣平齊，另一端為半圓形且伸出葉片的吸力面邊緣，各個(gè)凸緣半圓形一端的包絡(luò)線為葉片端面外輪廓的等距放大線，包絡(luò)線和葉片端面外輪廓的距離為葉片端面弦長(zhǎng)的0.005?0.1倍。凸緣?溝槽復(fù)合式葉頂間隙泄露渦空化抑制器在大間隙范圍內(nèi)具有泄露渦抑制效果，能適應(yīng)平直或彎曲的葉片端面。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及流體機(jī)械裝置領(lǐng)域，具體而言，涉及一種凸緣-溝槽復(fù)合式葉頂間隙泄露渦空化抑制器。

背景技術(shù)

軸流式水力機(jī)械是一種非常重要的水力機(jī)械，其在大型調(diào)水、排澇灌溉、船舶推進(jìn)、梯級(jí)電站及海洋能開發(fā)等方面均得到了廣泛應(yīng)用，在國(guó)民生活中發(fā)揮著巨大作用。在軸流式水力機(jī)械的轉(zhuǎn)子流道中，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子部件和外緣的固定部件(泵殼或轉(zhuǎn)輪室)之間不可避免地存在間隙，從而在葉頂附近形成復(fù)雜的漩渦結(jié)構(gòu)即為葉頂間隙泄漏流，由于渦心處壓力通常較低，此類流動(dòng)往往會(huì)在渦心處誘發(fā)空化現(xiàn)象，形成葉頂間隙泄露渦空化，這是引發(fā)水力機(jī)械葉頂附近流場(chǎng)振動(dòng)、噪聲的關(guān)鍵因素，會(huì)顯著惡化水力機(jī)械性能，例如會(huì)使泵的揚(yáng)程和效率下降、水輪機(jī)的能量輸出降低、推進(jìn)器的推力特性受限等，甚至?xí)?yán)重危害水力機(jī)械的安全運(yùn)行。

為此，研究者們開展了大量的研究以期控制葉頂間隙泄露渦空化現(xiàn)象，并且初步提出了一些具備一定積極效果的思路和方法。大體而言，這些方法可以分為兩大類：主動(dòng)式控制和被動(dòng)式控制。主動(dòng)式控制方法主要依據(jù)流動(dòng)情況對(duì)控制部件的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，以達(dá)到泄露渦空化的抑制目的，如主動(dòng)式渦流發(fā)生器(主動(dòng)調(diào)整渦流發(fā)生器的攻角等)、主動(dòng)式通氣控制(主動(dòng)調(diào)整通入空氣的流量等)等。主動(dòng)式控制方法一般可以在較大的工況范圍內(nèi)均能產(chǎn)生較為理想的效果，但其主要缺點(diǎn)在于此類方法往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需要精心維護(hù)，難以在條件惡劣的實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用。被動(dòng)式控制方法則恰恰相反，被動(dòng)式控制方法通常結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，可在惡劣的情況下可靠運(yùn)行，但是由于此類方法設(shè)計(jì)時(shí)往往針對(duì)特定工況進(jìn)行設(shè)計(jì)定型，因而對(duì)于非設(shè)計(jì)工況難以產(chǎn)生理想的空化抑制效果。被動(dòng)式泄露渦空化控制方法因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，是比較有潛力的控制方法。但是現(xiàn)有的被動(dòng)式泄露渦空化控制方法僅能對(duì)小間隙下的工況產(chǎn)生較為顯著的控制效果，無法滿足不同間隙大小特別是大間隙情況下的控制需求。

因此，需要一種可以在較大間隙范圍內(nèi)均能產(chǎn)生顯著積極效果的葉頂泄露渦控制方法和結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的在于提供一種凸緣-溝槽復(fù)合式葉頂間隙泄露渦空化抑制器，能夠在大間隙范圍內(nèi)產(chǎn)生顯著的梢渦抑制效果，且能夠適應(yīng)葉片的平直端面或彎曲端面。

本申請(qǐng)的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種凸緣-溝槽復(fù)合式葉頂間隙泄露渦空化抑制器，安裝于葉片的端面，其包括間隔布置的多個(gè)條形的凸緣及分別與各個(gè)凸緣連接的連接肋片，相鄰的兩個(gè)凸緣和連接肋片之間分別形成溝槽，各個(gè)凸緣與葉片的端面弦長(zhǎng)呈30-90度角布置，凸緣的寬度為葉片的端面弦長(zhǎng)的0.005-0.2倍；各個(gè)凸緣的一端與葉片的壓力面邊緣平齊，另一端伸出葉片的吸力面邊緣且端部橫截面為半圓形，各個(gè)凸緣半圓形一端端部的包絡(luò)線為葉片端面外輪廓的等距放大線，且包絡(luò)線和葉片端面外輪廓的距離為葉片的端面弦長(zhǎng)的0.005-0.1倍。

在一些可選的實(shí)施方案中，凸緣的寬度為0.5-20mm。

在一些可選的實(shí)施方案中，凸緣的端部半徑為其寬度的0.5倍。

在一些可選的實(shí)施方案中，包絡(luò)線和葉片端面外輪廓的距離為0.5-10mm。

在一些可選的實(shí)施方案中，溝槽的寬度是葉片弦長(zhǎng)的0.005-0.2倍。

在一些可選的實(shí)施方案中，溝槽的寬度為0.5-20mm。