專利名稱：一種多圓弧斜槽處理機(jī)匣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高壓氣機(jī)穩(wěn)定裕度的裝置，尤其是指一種能明顯提高壓氣機(jī)穩(wěn)定裕度而同時其峰值效率略有提升的多圓弧斜槽處理機(jī)匣。
背景技術(shù)：
壓氣機(jī)廣泛運(yùn)用在航空發(fā)動機(jī)和工業(yè)生產(chǎn)中。隨著壓氣機(jī)級負(fù)荷系數(shù)的不斷提高，壓氣機(jī)的不穩(wěn)定流動表現(xiàn)得日益為突出，如旋轉(zhuǎn)失速、喘振等，極大地限制了壓氣機(jī)性能的進(jìn)一步提升。發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速時，存在一個或多個低能失速團(tuán)沿壓氣機(jī)周向旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)的性能會突然下降，流量、壓比和效率均降至最低點(diǎn)，并且會對壓氣機(jī)葉片產(chǎn)生周期性的激振力，甚至引起喘振的發(fā)生，危害極大。因此人們采取了很多方法來推遲壓氣機(jī)發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速等不穩(wěn)定現(xiàn)象，以擴(kuò)大其穩(wěn)定工作裕度。為了擴(kuò)大壓氣機(jī)的穩(wěn)定裕度，國內(nèi)外工作者做了很多研究工作。處理機(jī)匣技術(shù)的擴(kuò)穩(wěn)效果被認(rèn)為非常明顯，且實(shí)用性很強(qiáng)，因而得到了比較廣泛的應(yīng)用。圖1-圖2給出了兩種典型的處理機(jī)匣結(jié)構(gòu)形式。如圖1所示，軸向斜槽處理機(jī)匣是在機(jī)匣上沿壓氣機(jī)的軸向開槽，其槽深方向與壓氣機(jī)的徑向成一定夾角。當(dāng)槽深方向?qū)?zhǔn)來流方向時，無論來流是均勻流或發(fā)生進(jìn)口畸變，穩(wěn)定裕度都有較大改善。但這類處理機(jī)匣的缺點(diǎn)是，穩(wěn)定裕度的改善以損失壓氣機(jī)的效率為代價。如圖2所示，弦向斜槽處理機(jī)匣是在機(jī)匣上沿葉尖基元的弦向開槽，槽深方向可以有不同的夾角。在均勻來流情況下，穩(wěn)定裕度的增長僅次于軸向斜槽處理機(jī)匣3%，對壓氣機(jī)效率的損失也比軸向斜槽少一些?？偨Y(jié)傳統(tǒng)的處理機(jī)匣技術(shù)，存在這樣的缺點(diǎn)在提高壓氣機(jī)的穩(wěn)定裕度的同時總是以絕熱效率的降低為代價。這種代價通常為-3%左右。在航空發(fā)動機(jī)上，壓氣機(jī)的絕熱效率的下降意味著燃油消耗會更多。傳統(tǒng)的處理機(jī)匣之所以會降低壓氣機(jī)的峰值效率，其中一個很重要的原因便是處理槽的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理。傳統(tǒng)的處理機(jī)匣的處理槽在R(徑向)、Z(軸向)和θ (周向)三個方向中至少有一個為矩形或梯形設(shè)計，而且在處理槽的前部和后部與徑向的夾角多為0°設(shè)計，這樣必然增加了處理槽噴出的氣流與主流區(qū)的摻混損失。因此，如何從優(yōu)化處理槽的幾何結(jié)構(gòu)出發(fā)，設(shè)計出一種處理槽流動損失較小的處理機(jī)匣成為本發(fā)明所述工作的初衷。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述傳統(tǒng)處理機(jī)匣技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種多圓弧斜槽處理機(jī)匣， 該處理機(jī)匣的特征是處理槽在R方向(徑向)采用雙圓型設(shè)計；處理槽在θ方向(周向) 采用圓弧型設(shè)計；在Z方向(軸向)上處理槽的后端與轉(zhuǎn)子葉尖基元級中弧線的方向大致相同，處理槽的前端沿軸向。
這種橢圓及圓弧斜槽處理機(jī)匣的設(shè)計方法如下(1)橢圓及圓弧斜槽處理機(jī)匣處理槽數(shù)目N—般取轉(zhuǎn)子葉片數(shù)的6 9倍；(2)處理槽軸向投影長度Lh的確定處理槽的總的軸向投影長度LH，其初步取值在一定范圍變化Lh = 0. 7Lb 1. 3Lb上式中Lb為轉(zhuǎn)子葉尖基元級葉型的軸向弦長。(3)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，處理槽徑向傾斜角Alpha取40° -60°范圍(4)處理槽在R(徑向)的前部和尾部采用圓弧型處理槽的前端和后端均采用圓弧形，處理槽的前端為半圓，后端為1/4圓；兩個圓弧的半徑均為Rl，Rl = 0. 3 0. 5Lh ；前端的半圓弧兩個端點(diǎn)的連線(即為直徑)與機(jī)匣線的夾角Bita為45° -60° ；后端圓弧的圓點(diǎn)在機(jī)匣線上；兩個圓弧的公切線即為處理槽的底部。(5)處理槽在θ (周向)采用圓弧型(6)處理槽的搭接量取35%(7)處理機(jī)匣的敞開比為50%這種結(jié)構(gòu)在各個方向上都比較圓滑，避免了傳統(tǒng)處理槽在某個方向上矩形或梯形的設(shè)計，能夠減少處理槽的流動損失，而且處理槽前部的出氣方向接近軸向，減少了處理槽噴出的氣流與主流的摻混，因而這種幾何結(jié)構(gòu)形式的處理機(jī)匣在大幅提高壓氣機(jī)的失速裕度的同時，峰值效率略有提升。


圖1為軸向斜槽處理機(jī)匣示意圖；圖2為弦向斜槽處理機(jī)匣示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施的示意圖(Lb為轉(zhuǎn)子葉尖基元級葉型的軸向弦長)；圖4為本發(fā)明在θ (周向)、Ζ(軸向)和R(徑向)方向的視圖(Lh為處理槽軸向投影長度，Lb為轉(zhuǎn)子葉尖基元級葉型的軸向弦長，Alpha為處理槽徑向傾斜角，Rl為處理槽前后端圓弧的半徑，Bita為處理槽前端的半圓弧兩個端點(diǎn)的連線與機(jī)匣線的夾角，A-A為沿該面的剖視圖，B視圖為上視圖)；圖5為本發(fā)明應(yīng)用于某跨聲速壓氣機(jī)單轉(zhuǎn)子設(shè)計轉(zhuǎn)速數(shù)值計算的特性線。
具體實(shí)施例方式以某跨聲速壓氣機(jī)單轉(zhuǎn)子為例來說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，表1是該跨聲速壓氣機(jī)單轉(zhuǎn)子的基本的氣動和結(jié)構(gòu)參數(shù)。表1跨聲速軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種多圓弧斜槽處理機(jī)匣，其特征在于本發(fā)明所述多圓弧斜槽處理機(jī)匣的處理槽在徑向采用雙圓弧型并且在周向采用圓弧型的組合設(shè)計。
2.如權(quán)利要求1所述的多圓弧斜槽處理機(jī)匣，其特征在于處理槽在徑向上，前后端圓弧的半徑Rl = 0. 3 0. 5Lh，Lh為處理槽總的軸向投影長度；處理槽的前端為半圓，后端為 1/4圓；前端的半圓形圓弧兩個端點(diǎn)的連線與機(jī)匣線的夾角Bita為45° -60° ；后端圓弧的圓點(diǎn)在機(jī)匣線上；兩個圓弧的公切線即為處理槽的底部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖端區(qū)的多圓弧斜槽處理機(jī)匣。該多圓弧斜槽處理機(jī)匣的設(shè)計考慮到了傳統(tǒng)處理機(jī)匣的矩形和梯形設(shè)計所帶來處理槽較大的流動損失。通過合理的設(shè)計處理槽的幾何結(jié)構(gòu)形式，即在R方向(徑向)采用雙圓弧型并且在θ(周向)采用圓弧型的組合設(shè)計，避免了矩形和梯形設(shè)計所帶來的較大的流動損失，從而使多圓弧斜槽處理機(jī)匣在大幅提高壓氣機(jī)失速裕度的同時，峰值效率略有提升。
文檔編號F04D29/66GK102162472SQ20111011308
公開日2011年8月24日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者李志平, 李茂義, 袁巍, 陸亞鈞 申請人:北京航空航天大學(xué)