一種周向多分區的尾流撞擊發生器的製作方法
2023-06-01 16:47:06 1
專利名稱：一種周向多分區的尾流撞擊發生器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種能提高航空發動機用壓氣機的絕熱效率，同時壓氣機的總壓升和穩定裕度也略有增加的進口導葉周向多分區的尾流撞擊發生器。
背景技術：
目前，葉輪機械工業已成為了一個國民經濟和軍事力量的支柱，在國家戰略中起著主導作用。但是該領域內的人都知道，在航空發動機壓氣機內部存在著強烈和複雜的非定常流動。一方面，轉/靜葉排的相互幹擾形成了壓氣機內特有的非定常性；另一方面，壓氣機內部流動還存在多種旋渦結構和豐富的二次流。這種強烈而無序的非定常流動極大地限制了壓氣機性能的進一步提升。但是，隨著人們對非定常流動機理認識的逐步深入，已經逐漸意識到非定常流動中蘊藏著豐富的潛能，因此，人們開始採取了很多方法利用和控制非定常潛能來提高壓氣機的性能。在利用和控制壓氣機內部的非定常潛能方面，國內外工作者做了大量的研究工作。比如在壓氣機的外部或內部施加合適頻率和幅值的聲激勵，一般來說內部聲激勵從功率要求和激勵效果上要優於外部聲激勵。人們還採用合成射流激勵也取得了一定的正效果。另外，處理機匣可以大幅提高壓氣機喘振裕度，在實際工程中得到了廣泛應用。近年來， 北京航空航天大學的周盛教授和陸亞鈞教授提出了非定常耦合流動理論，在此理論指導下研究發明了一種尾流撞擊發生器，該尾流撞擊發生器在壓氣機進口周向均布一定數目的導流葉片，使壓氣機的總體性能得到明顯提升。但上述聲激勵和合成射流的方法在實際工程應用上難度很大；處理機匣雖然能大幅提高壓氣機的喘振裕度，單它往往是以降低壓氣機的絕熱效率為代價的；尾流撞擊發生器在實驗中對壓氣機的總壓升、效率和失速裕度均略有提高，但是，其對壓氣機效率的提高仍很少。因此，如何更有效地利用和控制壓氣機內部的非定常流動，設計出一種能夠產生多種頻率的激勵發生器，使它不僅能對主流區進行更好地整流而且能對複雜的二次流進行一定程度的整流，使流場更加有序，減少流動損失和減輕葉背分離，在明顯提高壓氣機絕熱效率的同時，使得壓氣機的總壓升和失速裕度也略有提高。這種非定常多頻率激勵的尾流撞擊發生器成為本發明所追求的目標。
發明內容
受非定常耦合流動理論的指導以及只能產生單頻率的進口導流葉片周向均布的尾流撞擊發生器的的啟發，並針對壓氣機內部的非定常多旋渦結構的流動特點，本發明提供了一種能產生多頻率激勵的進口導葉周向多分區的尾流撞擊發生器。設進口導葉周向均
布的尾流撞擊發生器的導葉總數為N，則周向多分區的尾流撞擊發生器的特徵為每隔
O
數目的導葉，去掉數目的導葉，即去掉了 50%的進口導流葉片，得到相間分布的四個有
O導葉的激勵區和四個無導葉的緩衝區。這種周向多分區的尾流撞擊發生器包括機匣、輪轂、四個有導葉的激勵區和四個無導葉的緩衝區。要設計周向多分區的尾流撞擊發生器，首先對進口導葉均布的尾流撞擊發生器進行設計，如
圖1方案A所示，進口導葉周向均布的尾流撞擊發生器是沿周向均勻分布若干個導流葉片。這種進口導葉周向均布的尾流撞擊發生器的設計方法為(1)導流葉片的個數的確定方法首先用實驗或數值計算的方法確定某一轉速 η(RMP)時轉子葉片的旋渦脫落頻率fsted，則由式⑴可得到IGV(進口導流葉片)的個數
權利要求
1.一種周向多分區的尾流撞擊發生器，其特徵是本發明所述周向多分區的尾流撞擊發生器包括機匣、輪轂、四個有導葉的激勵區和四個無導葉的緩衝區。激勵區與緩衝區相間分布，相鄰激勵區的圓心角α與緩衝區的圓心角β之和α+β均為90°。
2.如權利要求1所述的周向多分區的尾流撞擊發生器，其特徵在於每個激勵區葉片的數目為Ν 『 ^/^x60xI，其中Ν 『為每個激勵區葉片的數目，fsted為轉子葉片後佔優的旋 η 8渦脫落頻率，η為轉子轉速。
全文摘要
本發明涉及一種應用在軸流壓氣機上的進口導流葉片周向多分區的尾流撞擊發生器。其包括機匣、輪轂、四個有導葉的激流區和四個無導葉的緩衝區。該發明的設計考慮到了壓氣機裡強烈的無序的非定常多旋渦結構流動損失。當合理安排進口導葉的數目和周向分布形式時，IGV的多頻率的尾跡能對下遊轉子流場產生有益的非定常耦合激勵作用。與進口導流葉片周向均布的尾流撞擊方案相比，周向多分區的尾流撞擊方案在保持了有益的高頻激勵信號的同時，引入了合適的低頻方波激勵信號和其它有益的副頻激勵信號，使得導葉尾跡更容易與壓氣機中的多種渦系產生耦合激勵作用，從而可以明顯提高壓氣機的絕熱效率，提高壓氣機的總壓升和擴大壓氣機的穩定裕度。
文檔編號F04D29/52GK102168690SQ20111011276
公開日2011年8月31日 申請日期2011年5月3日 優先權日2011年5月3日
發明者周盛, 李志平, 李茂義, 袁巍, 陸亞鈞 申請人:北京航空航天大學