扩压器弯扭叶片及设计方法、扩压器和离心/斜流压气机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108644152A(43)申请公布日2018.10.12(21)申请号201810299341.1(22)申请日2018.04.04(71)申请人中国航发湖南动力机械研究所地址412002湖南省株洲市芦淞区董家塅高科园中国航发动研所(72)发明人杨元英安志强赵伟光景晓明黄生勤贺飞银越千(74)专利代理机构长沙智嵘专利代理事务所(普通合伙)43211代理人胡亮(51)Int.Cl.F04D29/44(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图8页(54)发明名称扩压器弯扭叶片及设计方法、扩压器和离心/斜流压气机(57)摘要本发明公开了一种扩压器弯扭叶片及设计方法、扩压器和离心/斜流压气机，该方法包括：设定扩压器轮毂子午流道与机匣子午流道；根据叶型要求生成多个指定叶高位置的各造型截面子午流道线；根据中弧线叶片角沿子午弦长的分布，拟合出各造型截面回转面叶型中弧线；基于叶型中弧线叠加给定的叶型厚度沿子午弦长的分布并添加前缘、尾缘，获得回转面叶型；采用尾缘积叠的方式完成扩压器叶片展向积叠，生成三维弯扭叶片。通过调整中弧线叶片角设计得到弯扭叶片，能够更为直接地控制扩压器叶片进口攻角及沿流道的负荷分布，同时可实现叶片通道内流场的局部优化，能够更好的适应叶轮出口非均匀流动，使得扩压器的性能得到较大提升。CN108644152ACN108644152A权利要求书1/1页1.一种扩压器弯扭叶片设计方法，其特征在于，包括：设定扩压器轮毂子午流道与机匣子午流道；根据叶型要求生成多个指定叶高位置的各造型截面子午流道线；根据中弧线叶片角沿子午弦长的分布，拟合出各造型截面回转面叶型中弧线；基于所述叶型中弧线叠加给定的叶型厚度沿子午弦长的分布并添加前缘、尾缘，获得回转面叶型；采用尾缘积叠的方式完成扩压器叶片展向积叠，生成三维弯扭叶片。2.根据权利要求1所述的扩压器弯扭叶片设计方法，其特征在于，所述中弧线叶片角在叶片前缘处等于叶型进口构造角，在叶片尾缘处等于叶型出口构造角，其余位置所述中弧线叶片角根据扩压器喉道尺寸和/或通道流动控制需要任意调整。3.根据权利要求2所述的扩压器弯扭叶片设计方法，其特征在于，叶片的前缘沿切向呈“C”型的弯曲外形。4.根据权利要求2所述的扩压器弯扭叶片设计方法，其特征在于，所述采用尾缘积叠的方式完成扩压器叶片展向积叠步骤中，沿积叠线切向弯曲设计，即叶片适当往压力面倾斜，调整扩压器展向负荷分布。5.根据权利要求2所述的扩压器弯扭叶片设计方法，其特征在于，通过所述中弧线叶片角的局部调整，便捷地调整扩压器喉道尺寸沿叶高方向的分布，以抑制甚至消除叶片通道内流动分离及低能流体堆积，并优化负荷沿流道分布，降低流动损失，实现更高的扩压效率。6.根据权利要求2所述的扩压器弯扭叶片设计方法，其特征在于，通过所述叶片进口构造角的调整，更好的适应叶轮出口非均匀流动，即减少了扩压器进口根部负攻角和尖部正攻角，扩压器内部流场明显变好，通道后部堵塞减少，气动有效面积增加，降低了扩压器出口半径，使得扩压器的性能得到较大提升。7.一种扩压器弯扭叶片，其特征在于，所述扩压器弯扭叶片采用如权利要求1至6任一所述的方法设计生成。8.一种扩压器，其特征在于，包括扩压器轮毂及设于所述扩压器轮毂上的扩压器弯扭叶片，所述扩压器弯扭叶片为如权利要求7所述的扩压器弯扭叶片；所述扩压器为径向扩压器或者斜向扩压器。9.一种离心压气机，包括离心叶轮及设于所述离心叶轮下游的扩压器，其特征在于，所述扩压器为如权利要求8所述的径向扩压器。10.一种斜流压气机，包括斜流叶轮及设于所述斜流叶轮下游的扩压器，其特征在于，所述扩压器为如权利要求8所述的斜向扩压器。2CN108644152A说明书1/6页扩压器弯扭叶片及设计方法、扩压器和离心/斜流压气机技术领域[0001]本发明涉及扩压器设计领域，特别地，涉及一种扩压器弯扭叶片及其设计方法。此外，本发明还涉及一种包括上述扩压器弯扭叶片的扩压器和离心/斜流压气机。背景技术[0002]径向/斜向扩压器作为离心/斜流压气机的核心部件，安装在与离心/斜流叶轮相邻的下游位置，对压气机效率、堵塞流量等有着决定性的影响。径向/斜向扩压器的主要作用是对叶轮出口的高速气流进行减速扩压，将其动能最大程度地转化为压力能。根据通道内是否安装有叶片，径向/斜向扩压器主要分为无叶扩压器和叶片式扩压器(叶片既有常规的叶型、也有尖劈的楔形)，此外还有一种适用于高进口马赫数的管式扩压器。[0003]叶片式扩压器通过叶片几何形状，控制气流沿叶片通道流动，可在相同的比直径下，实现比无叶扩压器更大的扩压度，目前被广泛应用。但受离心/斜流叶轮出口非均匀、非定常及高速复杂流动的影响，以及扩压器通道内本身的高逆压力梯