[發明專利]基于掃頻式射流器的渦輪葉頂主動流動控制方法

在審

• 申請號: 202010439258.7
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111691929A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 陳紹文;李偉航;孟慶鶴;王松濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F01D17/00
• 分類號: F01D17/00;F01D11/08;F01D5/12;F01D5/18;F01D9/02;F01D25/24
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 石茵汀

本發明公開了一種基于掃頻式射流器的渦輪葉頂主動流動控制方法，包括以下步驟：獲取渦輪內的三維流場結構以及各個渦系的作用頻率；根據高性能渦輪的三維流動特征選取滿足條件的掃頻式射流器；建立葉柵內渦系結構頻率與掃頻式射流器頻率之間的關聯，分析非定常射流對渦輪葉柵內泄漏渦以及通道渦的作用規律及作用機理，以發出控制指令。該方法在渦輪機匣壁面適當的位置增加單個掃頻射流器可以有效的控制葉頂泄漏流的通過，并且具有更大的控制范圍，可以有效的減緩間隙泄漏渦的生成與發展，提高渦輪葉柵的氣動性能，并且通過不同的掃頻射流器入口壓力實現不同的掃掠頻率，進一步控制流場中主流流體的頻率，使得整個流場更加有序。

技術領域

本發明涉及葉輪機械中渦輪葉頂的氣體流動控制技術領域，特別涉及一種基于掃頻式射流器的渦輪葉頂主動流動控制方法。

背景技術

非定場的主動流動控制方法研究是航空航天研究的主要熱點之一，并在內流領域中引起了廣泛的關注，其中掃頻式射流技術是非定常主動流動控制方法的一種。

近年來，掃頻式射流器作為一種新的流動控制方式得到了廣泛的研究。由于其具有高頻率、高動量變化范圍，尺寸可伸縮性等特性可以將穩定的氣源以一定震蕩頻率噴射出去，此外掃頻式射流器結構簡單并且沒有閥門和其他部件，近些年來已成功的用于控制機翼和風力葉片上的流動分離。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種基于掃頻式射流器的渦輪葉頂主動流動控制方法，該方法可以減少間隙泄漏渦的尺度，降低渦輪動葉內的氣動損失，提高渦輪級的氣動性能。

為達到上述目的，本發明實施例提出了一種基于掃頻式射流器的渦輪葉頂主動流動控制方法，包括以下步驟：獲取渦輪內的三維流場結構以及各個渦系的作用頻率；根據高性能渦輪的三維流動特征選取滿足條件的掃頻式射流器；建立葉柵內渦系結構頻率與所述掃頻式射流器頻率之間的關聯，分析非定常射流對渦輪葉柵內泄漏渦以及通道渦的作用規律及作用機理，以發出控制指令。

本發明實施例的基于掃頻式射流器的渦輪葉頂主動流動控制方法，將掃頻式射流器作為一種非定場主動流動控制方法應用于渦輪動葉葉頂泄漏流動控制上，通過掃頻式脈動射流器射出掃掠的高頻高能流體來抑制間隙泄漏流的通過，減少間隙泄漏渦的尺度，降低渦輪動葉內的氣動損失，提高渦輪級的氣動性能；通過合理的射流掃掠頻率與流場中的渦系相互配合可以實現渦輪內非定場渦系時間域的鎖頻，掃頻式射流器其應用到高負荷渦輪中，在提高渦輪級氣動性能的同時，可以有效的對端壁和葉頂進行氣模冷卻。

另外，根據本發明上述實施例的基于掃頻式射流器的渦輪葉頂主動流動控制方法還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述滿足條件為尺寸、掃掠頻率和噴射位置均滿足對應預設條件。

進一步地，在本發明的一個實施例中，還包括：在葉頂機匣不同的位置布置相應掃頻式射流器，以使得不同掃頻射流位置控制葉頂內不同區域的泄漏流體。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據本發明實施例的掃頻射流器工作原理示意圖；

圖2為根據本發明實施例的基于掃頻式射流器的渦輪葉頂主動流動控制方法的流程圖；

圖3為根據本發明實施例的幾個掃頻射流器的布置位置示意圖；

圖4為根據本發明實施例的增加掃頻射流器后渦輪葉柵流動示意圖；