一种轴流风扇/压气机自引气喷气机构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102852668A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102852668A(43)申请公布日2013.01.02(21)申请号201110178977.9(22)申请日2011.06.29(71)申请人中国科学院工程热物理研究所地址100190北京市海淀区北四环西路11号(72)发明人李继超童志庭林峰聂超群(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人周国城(51)Int.Cl.F02K1/30(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图22页(54)发明名称一种轴流风扇/压气机自引气喷气机构(57)摘要本发明公开了一种轴流风扇/压气机自引气喷气机构，涉及燃气轮机技术，其通过在轴流风扇/压气机后面级的出口采用渐扩的管道，实现扩压减速，能够减少流动损失。在进气喷嘴端，采用拉伐尔喷管达到增速减压的作用，使得进气喷嘴出口的动量最大化，从而能够最大程度的实现提高稳定裕度的作用。本发明的轴流风扇/压气机自引气喷气机构，在风扇/压气机运行时，将后面级的气体引入到前面级的动叶叶顶端区进行喷射，达到改善失速扩稳裕度的目的，使轴流风扇/压气机能够在更高压比，宽失速裕度的工况下运行。CN102856ACN102852668A权利要求书1/1页1.一种轴流风扇/压气机自引气喷气机构，其特征在于，包括外壳、通道，块状外壳固接于机匣外侧，外壳内设有弧形通道，通道内有阀门，通道两端分别为引气口、进气喷嘴；在前面级和后面级的机匣壁上，分别开有通孔，后面级的通孔与引气口密封固接，前面级的通孔与进气喷嘴密封固接；阀门与数字信号处理器电连接，由数字信号处理器控制阀门的开度；工作流程是：将后面级的高压气体经引气口引入到前面级的动叶叶顶前缘，经进气喷嘴进行喷射，实现提高稳定裕度的目的。2.如权利要求1所述的自引气喷气机构，其特点在于，所述外壳，包括二块相同的金属板，在二块金属板侧面上各开一引气槽，将阀门置于一引气槽中，然后将两块金属板带槽的一面相互贴合后固定在一起，其两引气槽封闭形成通道，阀门被定位于通道中，其密封性能好，且气体在通道中的损失小。3.如权利要求1所述的自引气喷气机构，其特点在于，所述引气口，为渐扩的管道，使得流入通道内的气体增压减速，从而减小气体在管道中的流动损失，最大限度的利用引气口的压力。4.如权利要求1所述的自引气喷气机构，其特点在于，所述进气喷嘴，为出气口，采用拉伐尔喷管，使进入管道的气体实现增速减压的效果，使喷嘴出口的动量最大化，最大程度的扩宽稳定运行的裕度。5.如权利要求1或3所述的自引气喷气机构，其特点在于，所述引气口向通道延伸，直到超过气体流动的附面层厚度2倍，通过引入压气机出口气流的动能，使通道里的压力增加，从而使进气喷嘴喷射出的气流动量增加，使扩稳效果更加明显。6.如权利要求1或4所述的自引气喷气机构，其特点在于，所述拉伐尔喷管，其喷气角度为沿着机匣内壁向动叶叶顶前缘方向。7.如权利要求1或2所述的自引气喷气机构，其特点在于，所述阀门，位于通道中部，由数字信号处理器控制阀门的开度，实现不同流量和压比工作范围。2CN102852668A说明书1/4页一种轴流风扇/压气机自引气喷气机构技术领域[0001]本发明涉及燃气轮机技术领域，是新型的一种轴流风扇/压气机自引气喷气机构。背景技术[0002]对于任何风扇/压气机而言，稳定性是一个重要特性指标。高性能发动机要求轴流风扇/压气机在高压比，高效率条件以及宽失速裕度下工作，这样对压缩系统本身而言，高压比，高效率和宽失速裕度之间就存在一定的匹配问题。因此在过去几十年，国内外学者通过对风扇/压气机不稳定性的检测，发展了主动控制，被动控制技术来抑制其不稳定性，延缓失速的发生。[0003]喷气技术作为一种有效的扩稳方法也得到了广泛的研究。1993年，剑桥大学的Day采用主动喷气技术对多级轴流压气机进行了实验研究，并成功的抑制了失速的产生，他所采用的喷气量不超过主流流量的1％，却使压气机的稳定裕度增加了4％。Weigl等人研究了两种喷嘴结构的主动喷气技术对高速轴流压气机稳定性的影响，喷气量为压气机总流量的5.8％，叶顶相对马赫数为1.0和1.5情况下使压气机失稳点流量分别减少11％和3.5％，并且还使压气机设计流量提高3.6％。[0004]基于主动控制理念的主动喷气，其实现机构十分复杂，因此在实际应用时也受到了很大限制。因此，随着对主动控制理念优势与不足的反思，主动喷气又向早期的被动喷气开始回归，但其本质已更新为能否用定常喷气也来抑制流动失稳的非定常波动？这一尝试最有代表性的当属Suder在2000年所获得的稳态离散喷气的结果，其研究结果显示，当压气机转速为70％设计转速时，1％主流流量的喷气量可使压