[發明專利]一種改善全周流場的軸流壓氣機

在審

• 申請號: 202111150581.3
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113864243A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 傅文廣;孫鵬;王威;王偉;陶立權
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: F04D29/54
• 分類號: F04D29/54;F04D29/66
• 代理公司: 天津合正知識產權代理有限公司 12229
• 代理人: 孟令琨;石熠

本發明創造提供了一種改善全周流場的軸流壓氣機，在靜子的全周靜葉中，大攻角葉片與小攻角葉片交替排列。各葉片間流道間隙均相同。在靜子的全周靜葉片中，原型葉片與改型葉片交替排列，原型葉片與相鄰兩改型葉片間隙均相同，且改型葉片的攻角小于原型葉片的攻角。本發明提供的軸流壓氣機通過將原型靜子中原型葉片部分或全部替換成可抑制吸力面角區分離的改型葉片，從而改善全周流場結構，提高通流能力。此結構既可以保證在原有靜子葉型能運行的工況下穩定運行，同時，可以大大改善近失速工況時的流場結構，以及減小甚至消除吸力面角區的流動分離范圍。

技術領域

本發明創造屬于航空發動機設計研究技術領域，尤其是涉及一種改善全周流場的軸流壓氣機。

背景技術

壓氣機為當代航空發動機的三大核心部件之一，其中軸流式壓氣機在大型航空發動機中應用廣泛。為了滿足當代航空發動機要求的高性能的要求，勢必要提高壓氣機抗負荷能力、效率和穩定裕度。常規的軸流壓氣機的靜子是由同一葉型的葉片以一定稠度旋轉一周排列的，當來流均勻時，每片靜葉的來流攻角是近似的，每個靜葉流道內的流動狀態接近。在壓氣機處于高負荷運轉狀態時，由于逆壓梯度大，靜子葉片角區極易發生流動分離而堵塞流道，這種堵塞流道的情況發生在全周流道中，這會使得發動機性能下降，甚至導致發動機旋轉失速和喘振。因此，提高壓氣機抗負荷能力和穩定性對于發動機的正常穩定的運行有重大的實際意義。

現有研究表明，靜葉流道中發生分離的區域主要存在于上下兩個角區，且由于動葉高速旋轉以及動葉葉頂間隙的影響，靜葉流道中上角區分離往往強于下角區，上角區容易出現范圍較大的流動分離，嚴重影響主流流動。雖然現有技術中存在針對改變靜葉葉型來改善流場進行的研究，但研究方向主要是非軸對稱分布靜葉軸流式壓氣機，這種現有技術的原理是通過將畸變區內的原始靜葉更換為可抑制流動分離的改型靜葉或者增加此區域內葉柵稠度，來降低甚至消除受畸變影響區域內的靜葉吸力面分離，提高局部畸變狀態下的壓氣機的通流能力。這種非軸對稱分布靜葉軸流式壓氣機主要針對的是來流不均勻，局部存在畸變的情況下。

但是，局部畸變位置需要根據實際情況預測，在實際應用中，畸變區域可能會發生改變；并且，當處于壓氣機中間級及以后的時候，經過前幾級的導流，周向上氣流分布已較為均勻，局部靜葉改型的方案已不再適用。因此，上述非軸對稱分布靜葉軸流式壓氣機的應用存在局限性，無法全時保證對壓氣機性能優化。

發明內容

有鑒于此，本發明創造旨在克服現有技術中的缺陷，提出一種改善全周流場的軸流壓氣機。

為達到上述目的，本發明創造的技術方案是這樣實現的：

一種改善全周流場的軸流壓氣機，在靜子的全周靜葉中，大攻角葉片與小攻角葉片交替排列。

進一步，各葉片間流道間隙均相同。

進一步，在靜子的全周靜葉片中，原型葉片與改型葉片交替排列，原型葉片與相鄰兩改型葉片間隙均相同，且改型葉片的攻角小于原型葉片的攻角。

進一步，所述改型葉片采用葉頂前掠型葉片、或者采用更改原型葉片弦長的改型葉片。

進一步，各改型葉采用更改葉頂進口幾何角、并同時改變葉根進口幾何角的方式進行改型。

進一步，各葉片均采用改型靜葉片。

進一步，各改型靜葉片均采用葉頂前掠型葉片、或者均采用更改原型葉片弦長的改型葉片。

進一步，各改型靜葉采用更改葉頂進口幾何角、并同時改變葉根進口幾何角的方式進行改型。

一種改善軸流壓氣機全周流場的方法，利用進口幾何角小的改型葉片，間隔替換原靜子中的原型靜葉片；或者，

將原靜子中的原型靜葉片全部替換為改型靜葉片，并保證各改型靜葉片的進口幾何角均小于原型靜葉片，同時，改型靜葉片中大攻角靜葉片與小攻角靜葉片交替布置。