[發明專利]一種采用環形葉片的喘振抑制裝置

有效

• 申請號: 202110791742.0
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113530875B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 鄭新前;李加桉;孫振中;王鈞瑩;魏杰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F04D27/02
• 分類號: F04D27/02;F04D29/42;F04D29/44;F04D29/66;F02B37/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 栗若木

一種采用環形葉片的喘振抑制裝置，包括殼體(10)、進口管路(20)和出口管路(30)。所述進口管路和所述出口管路中的至少一個包括抑喘結構，所述抑喘結構包括腔體和抑喘件，所述抑喘件呈環狀，所述抑喘件設置于所述腔體內，所述抑喘件的外壁與所述腔體的內壁抵接，以共同圍成回流區，氣體增壓裝置發生喘振時，所述回流區用于改變回流氣流中的部分氣流的流向，以沖擊所述回流氣流。本申請實施例中，該采用環形葉片的喘振抑制裝置可消除喘振或減緩喘振的發生，從而減小喘振帶來的破壞。

技術領域

本發明涉及測試設備技術領域，特別涉及一種采用環形葉片的喘振抑制裝置。

背景技術

氣體增壓裝置包括風扇/壓氣機，風扇/壓氣機等構成的壓縮系統廣泛應用于航空、汽車、能源等領域，是燃氣輪機、航空發動機、內燃機中的重要組成部件，其主要作用是對流體做功，提高流體的壓力和密度，提高燃氣輪機、航空發動機、內燃機等動力機械的功率密度。在開展風扇/壓氣機設計時，需要開展大量部件性能試驗，為了捕捉失穩邊界會經常出現喘振現象；發動機正常工作過程中，在某些特殊情況下(如進氣畸變、發生吞冰吞鳥事故等)，也會發生喘振。當發生喘振時，整個壓縮系統內的氣流發生低頻大幅度的流量振蕩，同時伴隨著氣動軸向力振蕩，這會對風扇/壓氣機葉片甚至整個系統的結構完整性造成破壞；除此之外，喘振也會造成功率下降，下游回流氣體會對上游低溫部件或結構造成燒蝕。因此，在開展試驗或進行發動機設計時，希望能夠抑制或減緩喘振的發生，進而減小喘振危害。

喘振最典型的特征是主流區氣體發生周期性大幅度回流，目前工程上通常是由試驗人員通過聲音判斷是否發生喘振，進而決定是否進行退喘操作，這期間會經歷多次喘振周期，對整個壓縮系統造成一定傷害。為了減小延時，增加對喘振判斷及退喘的及時性，一種思路是布置更多的探針，使用更精確的控制系統和執行機構，然而這樣會大大增加整個系統的成本和復雜性。因此，如何抑制氣體增壓裝置喘振發生和減小喘振強度，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是提供一種采用環形葉片的喘振抑制裝置，能夠抑制氣體增壓裝置喘振發生和減小喘振強度。

(二)技術方案

為解決上述問題，根據本發明的一個方面,本發明提供了一種采用環形葉片的喘振抑制裝置，該喘振抑制裝置包括殼體、進口管路和出口管路。殼體具有相對設置的進口端和出口端，所述殼體用于容置氣體增壓裝置。進口管路設置于所述殼體的進口端；出口管路設置于所述殼體的出口端；其中，所述進口管路和所述出口管路中的至少一個包括抑喘結構，所述抑喘結構包括腔體和抑喘件，所述抑喘件呈環狀，所述抑喘件設置于所述腔體內，所述抑喘件的外壁與所述腔體的內壁抵接，以共同圍成回流區，氣體增壓裝置發生喘振時，所述回流區用于改變回流中的部分氣流的流向，以沖擊所述回流主流。

一種示例性的實施例中，所述抑喘件為多個，多個所述抑喘件間距布置于所述腔體內，相鄰兩個所述抑喘件之間的距離為L，腔體的直徑為H,距離L和直徑H滿足條件式：L/H≥0.25。

一種示例性的實施例中，所述抑喘件包括本體和內殼；

所述本體呈環形，所述本體外壁與所述腔體內壁抵接，沿所述本體的內壁朝向第一方向形成有所述內殼，所述內殼包括出流口，所述出流口用于所述腔體內氣流的流通；其中，所述第一方向為所述本體的進口端指向所述本體的出口端的方向，所述內殼與所述腔體共同圍成所述回流區。

一種示例性的實施例中，所述內殼截面的母線與所述本體的中軸線相交形成的夾角為θ，夾角θ滿足條件式：θ＜90°。

一種示例性的實施例中，所述內殼的所述出流口的面積為S₀，位于所述殼體(10)的出口端的出流口的截面積為S_min，所述腔體的最大截面積為S_max，其滿足條件式：S_min＜S₀＜S_max。