[發明專利]一種用于有葉擴壓器擴穩的擴穩葉片和有葉擴壓器

在審

• 申請號: 202111663964.0
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114321015A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 馬邦彥;殷承良;景瀟;張赫輝;竺曉程;郭志豪
• 申請（專利權）人: 上海智能網聯汽車技術中心有限公司;上海交通大學
• 主分類號: F04D29/44
• 分類號: F04D29/44;F04D29/66
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 彭瑤

本發明涉及一種用于有葉擴壓器擴穩的擴穩葉片和有葉擴壓器，所述有葉擴壓器上沿圓周均勻分布有多個擴穩葉片，每個所述擴穩葉片的葉背上設有用以對氣流進行重新組織以抑制或減弱氣流分離的鋸齒狀凹槽結構。與現有技術相比，該發明能夠穩定壓氣機葉片葉背處的流動，抑制或減弱葉背處的氣流分離。

技術領域

本發明涉及有葉擴壓器技術領域，尤其是涉及一種用于有葉擴壓器擴穩的擴穩葉片和有葉擴壓器。

背景技術

對于離心壓氣機而言，為葉輪匹配合適的擴壓器是至關重要的，擴壓器作為離心壓氣機的重要組件，其流場的穩定性會影響到壓氣機整體運行范圍。目前，廣泛使用的擴壓器主要包括無葉擴壓器及有葉擴壓器。相對于有葉擴壓器，無葉擴壓器結構簡單，且工作范圍較廣，但是由于無葉擴壓器內氣流角變化較小，因此擴壓度較小，迎風面積較大，并且流程更長，會造成較大的摩擦損失。相比無葉擴壓器，有葉擴壓器一方面通過半徑的增大使氣流減速增壓，同時也可通過葉片改變氣流角，增大通流面積，提高擴壓度，并減小氣流的流程，從而降低摩擦損失，提高效率。因此在高性能離心壓氣機中常采用有葉擴壓器，如中國實用新型專利CN213331681U(名稱為：一款適用于乘用車渦輪增壓器的有葉擴壓器)公開的有葉擴壓器。目前有葉擴壓器中采用較多包括翼型有葉擴壓器、楔形有葉擴壓器和雙圓弧有葉擴壓器等。但當流量減小時，有葉擴壓器入口的沖角增大，造成一定的沖擊損失，還容易導致流道內流動分離，進而引發更嚴重的失穩現象。

圖1展示了氣流流經有葉擴壓器的狀態。圖1顯示葉片葉背處產生明顯分離流動，并形成渦。圖中的葉背處深色部分代表分離情況，可以看到在葉背處氣流分離較為嚴重。綜上，氣流在壓氣機葉片葉背處產生明顯流動分離，影響壓氣機正常工作。對于離心壓氣機來講，在小流量工況下該區域通常存在明顯的分離渦。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種用于有葉擴壓器擴穩的擴穩葉片和有葉擴壓器，以穩定壓氣機葉片葉背處的流動，抑制或減弱葉背處的氣流分離。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明提供一種用于有葉擴壓器擴穩的擴穩葉片，所述有葉擴壓器上沿圓周均勻分布有多個擴穩葉片，每個所述擴穩葉片的葉背上設有用以對氣流進行重新組織以抑制或減弱氣流分離的鋸齒狀凹槽結構。

優選地，所述鋸齒狀凹槽結構與所述葉背的氣流流入端之間的間距d2為葉背長度的3％～5％。

優選地，所述鋸齒狀凹槽結構包括多個依次設置的凹槽。

優選地，每個所述凹槽包括按設定角度設置的第一斜面和第二斜面。

優選地，所述凹槽的開設方向與氣流的流入方向垂直。

優選地，所述第一斜面與所述葉背之間的夾角α為鈍角。

優選地，所述第一斜面與所述葉背之間的夾角α的大小為150°～160°。

優選地，每個所述凹槽的第一斜面與一邊相鄰的所述凹槽的第二斜面連接。

優選地，多個所述凹槽沿所述葉背的縱向均勻分布。

一種有葉擴壓器，所述有葉擴壓器設有所述的擴穩葉片。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

(1)本發明通過在葉片的葉背處設有鋸齒狀凹槽結構，使得葉背表面邊界層區域的流動進行重新組織，使處于該區域的大尺度的分離區變成了一系列細小的分離區，進而使得整個流場中的流動更加均勻化，抑制或減弱氣流分離的發生。

(2)本發明通過設置凹槽的開設方向與氣流的流入方向垂直，使得對流體造成的擾動最大，能最大程度地對流體進行重新組織。

(3)本發明通過設置每個凹槽的第一斜面與一邊相鄰的凹槽的第二斜面連接，使得更好地拆散大尺度分離區。