[發明專利]一種帶有鼓包和凹縫結構的跨聲速壓氣機轉子葉片

在審

• 申請號: 202110070689.5
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112648235A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 韓吉昂;胡義;徐文峰;楊嗣涵;江達林;丁小娟
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: F04D29/38
• 分類號: F04D29/38;F04D29/66
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 徐華燊;李洪福

本發明提供一種帶有鼓包和凹縫結構的跨聲速壓氣機轉子葉片，包括壓氣機動葉葉片，壓氣機動葉葉片包括葉頂、葉根、吸力面和壓力面，吸力面上設有鼓包；吸力面上還設有凹縫，凹縫設置在鼓包的后側；凹縫的造型方式設有7種；鼓包和凹縫沿葉高方向的連續性進行改變，分別構成連續性全葉高鼓包和凹縫葉片、連續性部分葉高鼓包和凹縫葉片、非連續性全葉高鼓包和凹縫葉片和非連續性部分葉高鼓包和凹縫葉片。本發明通過添加鼓包和凹縫結構可對激波和分離進行控制來減少強激波損失和分離引起的流動損失，進而提高跨聲速壓氣機的性能。

技術領域

本發明涉及葉輪機械技術領域，具體而言，尤其涉及一種帶有鼓包和凹縫結構的跨聲速壓氣機轉子葉片。

背景技術

對于跨聲速壓氣機來說，激波損失以及分離損失是其流動損失主要來源之一。目前已有的流動控制方法分為主動控制方法和被動控制方法。主動控制方法，如邊界層抽吸、等離子激勵、合成射流和葉頂噴氣等，雖然可以很好的控制激波及分離損失，但是需要添加額外的裝置以及能量源，這不僅增加壓氣機的加工制造成本，而且還會增加壓氣機設計時的難度，而被動控制方法，如葉型優化、掠葉片設計、空腔與多孔介質表面、機匣處理、渦流發生器等，一般是通過改變壓氣機轉子葉片或流道的設計變量來實現流動控制的目的，通常會導致壓氣機葉型或者槽道結構較大幅度的改變。激波控制鼓包作為一種相對較新的被動流動控制技術，雖然可以有效的改善跨聲速壓氣機內部的激波系結構，但是對于流動分離的控制效果還有待進一步提高，同時鼓包的添加也會在一定程度上增加壓氣機轉子葉片的質量。

發明內容

根據上述提出的激波控制鼓包作為一種相對較新的被動流動控制技術，雖然可以有效的改善跨聲速壓氣機內部的激波系結構，但是對于流動分離的控制效果還有待進一步提高，同時鼓包的添加也會在一定程度上增加壓氣機轉子葉片的質量的技術問題，而提供一種帶有鼓包和凹縫結構的跨聲速壓氣機轉子葉片。本發明主要通過添加鼓包和凹縫結構對激波和分離進行控制來減少強激波損失和分離引起的流動損失，進而提高跨聲速壓氣機的性能；可以在不需要添加輔助裝置的情況下，實現對激波和分離進行控制；并且通過在現有葉型的基礎上進行改變鼓包和凹縫的造型方式，節省了重新設計新型葉片的設計難度；通過調整鼓包和凹縫相對葉高方向的長度和連續性，控制葉片的質量，使得總質量不變或相應減少，并且具有設計靈活、成本相對較低等優點。

本發明采用的技術手段如下：

一種帶有鼓包和凹縫結構的跨聲速壓氣機轉子葉片，包括壓氣機動葉葉片，所述壓氣機動葉葉片包括葉頂、葉根、吸力面和壓力面，所述吸力面上設有鼓包；

所述吸力面上還設有凹縫，所述凹縫設置在所述鼓包的后側；所述凹縫的造型方式設有7種；

所述鼓包和所述凹縫沿葉高方向的連續性進行改變，分別構成連續性全葉高鼓包和凹縫葉片、連續性部分葉高鼓包和凹縫葉片、非連續性全葉高鼓包和凹縫葉片和非連續性部分葉高鼓包和凹縫葉片。

進一步地，根據不同要求，調整所述鼓包和所述凹縫相對于葉片弦向方向的位置，控制所述鼓包和所述凹縫相對于葉高方向(葉展方向)的長度和連續性，通過不同所述鼓包和所述凹縫的造型方式的組合，實現改型轉子葉片對于流場結構和氣動參數的影響，且分別構成連續性全葉高鼓包和凹縫葉片、連續性同長度和位置的部分葉高鼓包和凹縫葉片、連續性不相同長度和位置的部分葉高鼓包和凹縫葉片、非連續性全葉高鼓包和凹縫葉片、非連續性同長度和位置部分葉高鼓包和凹縫葉片以及非連續性不相同長度和位置部分葉高鼓包和凹縫葉片。

進一步地，所述鼓包的流向起始位置和流向結束位置均與所述吸力面在流向光滑相切；所述凹縫的流向起始位置和流向結束位置根據造型方式均與所述吸力面在流向上進行光滑過渡的擬合；

通過控制不同葉高截面上所述鼓包和所述凹縫的起始位置，使得沿葉高方向所述鼓包和所述凹縫的起始位置相對于弦長百分比保持相同或不同，根據具體轉子葉片具體設計。