[發(fā)明專利]一種葉片結(jié)構(gòu)、壓氣機(jī)及壓氣機(jī)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210185436.7
• 申請(qǐng)日: 2022-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN114576202B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫大坤;李佳;王宇晴;董旭;孫曉峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F04D29/38
• 分類號(hào): F04D29/38;F04D29/54;F04D19/00;F04D27/00
• 代理公司: 北京鼎承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11551
• 代理人: 柯宏達(dá);王銘珠

本發(fā)明提供了一種葉片結(jié)構(gòu)、具有該葉片結(jié)構(gòu)的壓氣機(jī)及控制該壓氣機(jī)的控制方法，該葉片結(jié)構(gòu)包括葉片和與所述葉片相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的壁面，所述葉片所具有的葉頂與所述壁面之間具有第一間隙；所述葉片具有迎風(fēng)的第一前緣，以及與所述第一前緣相對(duì)的第一后緣；所述葉頂設(shè)置有用于控制所述葉頂泄露流的多個(gè)導(dǎo)流裝置，各個(gè)所述導(dǎo)流裝置沿所述葉片的第一前緣至所述葉片的第一后緣方向分布，當(dāng)所述導(dǎo)流裝置處在第一工作狀態(tài)，至少一部分所述導(dǎo)流裝置與所述壁面之間具有小于所述第一間隙的第二間隙。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及葉輪機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種葉片結(jié)構(gòu)、壓氣機(jī)及壓氣機(jī)控制方法。

背景技術(shù)

在葉輪機(jī)械領(lǐng)域內(nèi),尤其針對(duì)具有一定增壓功能的風(fēng)扇/壓氣機(jī)等部件，通過轉(zhuǎn)子和靜子的配合對(duì)流過的流體(氣體或者液體)做功，提高流體的壓比；靜子和轉(zhuǎn)子均包括葉片。一般情況下，為避免剮蹭，在葉片的葉頂與機(jī)匣壁面會(huì)留有一定的間隙，為葉尖間隙。工作時(shí)，由于轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)對(duì)流體做功，在葉片兩側(cè)的壓力高低不同，在這部分壓力差的驅(qū)動(dòng)下，流體會(huì)流過葉尖間隙，這部分流動(dòng)稱為葉尖泄露流。研究表明，葉尖泄露流動(dòng)對(duì)葉輪機(jī)的效率以及穩(wěn)定工作范圍均有影響。一方面，葉尖泄露流與主流流向不同，所以會(huì)與主流流動(dòng)摻混，從而產(chǎn)生一定的葉輪機(jī)效率損失；另一方面，大量研究表明，當(dāng)葉輪機(jī)在小流量點(diǎn)工作時(shí)，能夠產(chǎn)生更高的壓比，但是也伴隨更強(qiáng)的泄露流動(dòng)。當(dāng)泄露流靠近轉(zhuǎn)子前緣額線時(shí)，大部分情況會(huì)誘發(fā)葉輪機(jī)失穩(wěn)，此時(shí)葉輪機(jī)不能繼續(xù)穩(wěn)定工作，甚至可能帶來重大安全事故。公開號(hào)為CN107061363A，名稱為一種用于抑制壓氣機(jī)葉尖泄漏流的葉頂結(jié)構(gòu)形式的中國發(fā)明專利申請(qǐng)通過在葉片的葉頂開槽來抑制葉尖流動(dòng)，但存在不能自適應(yīng)的技術(shù)問題，即開好的溝槽只能在特定的工況下有效工作，一旦偏離預(yù)設(shè)工況，將無法起到作用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題中的至少一個(gè)，本發(fā)明提供了一種葉片結(jié)構(gòu)、壓氣機(jī)及壓氣機(jī)控制方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種葉片結(jié)構(gòu)，包括葉片和與所述葉片相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的壁面，所述葉片所具有的葉頂與所述壁面之間具有第一間隙；

所述葉片具有迎風(fēng)的第一前緣，以及與所述第一前緣相對(duì)的第一后緣；

所述葉頂設(shè)置有用于控制所述葉頂泄露流的多個(gè)導(dǎo)流裝置，各個(gè)所述導(dǎo)流裝置沿所述葉片的第一前緣至所述葉片的第一后緣方向分布，

當(dāng)所述導(dǎo)流裝置處在第一工作狀態(tài)，至少一部分所述導(dǎo)流裝置與所述壁面之間具有小于所述第一間隙的第二間隙。

根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式，當(dāng)所述導(dǎo)流裝置處在第二工作狀態(tài)，所述導(dǎo)流裝置繞所述導(dǎo)流裝置的中心點(diǎn)偏轉(zhuǎn)第一角度，相鄰兩個(gè)所述導(dǎo)流裝置之間具有引導(dǎo)葉頂泄露流的第三間隙。

根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式，所述導(dǎo)流裝置包括繞自身中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的微導(dǎo)葉，每個(gè)所述微導(dǎo)葉具有第二前緣和與所述第二前緣相對(duì)的第二后緣，每個(gè)所述微導(dǎo)葉的第二前緣或第二后緣旋轉(zhuǎn)一周形成圓形的跡線，相鄰的兩條所述跡線在所述葉頂?shù)恼队跋嗲校?/p>

每個(gè)所述跡線在所述葉頂?shù)恼队胺謩e與所述葉片的相應(yīng)的壓力側(cè)和相應(yīng)的吸力側(cè)相切。

根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式，所述導(dǎo)流裝置還包括驅(qū)動(dòng)所述微導(dǎo)葉動(dòng)作的控制裝置，所述控制裝置包括傳動(dòng)支桿和驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置通過所述傳動(dòng)支桿控制所述微導(dǎo)葉旋轉(zhuǎn)或升降。

根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式，沿所述葉片的第一前緣至所述葉片的第一后緣方向分布多個(gè)壓力傳感器，每個(gè)所述壓力傳感器靠近所述葉片的葉頂。

根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式，所述微導(dǎo)葉具有給定剛度，所述微導(dǎo)葉的材料的硬度小于所述壁面的材料的硬度。

一種壓氣機(jī)，包括前述任一項(xiàng)所述的葉片結(jié)構(gòu)。

一種壓氣機(jī)控制方法，用于前述所述的壓氣機(jī)，包括：

獲取所述葉片的葉頂位置的壓力分布，根據(jù)壓力分布控制所述微導(dǎo)葉升降或旋轉(zhuǎn)。