專利名稱：大小葉片串列葉柵葉輪及壓氣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種葉片式葉輪機(jī)械裝置，尤其涉及一種大小葉片串列葉柵葉輪及壓氣機(jī)。
背景技術(shù)：
葉片式壓氣機(jī)一般用于給氣體增壓，分為軸流式、離心式和斜流式壓氣機(jī)。軸流式壓 氣機(jī)氣體的流動方式是軸向排氣，軸向出氣；離心式壓氣機(jī)氣體的流動方式是軸向進(jìn)氣， 徑向排氣；斜流式壓氣機(jī)是軸流與離心壓氣機(jī)的折衷，軸向進(jìn)氣，與軸向有一定角度排 氣。軸流式和斜流式壓氣機(jī)包括葉輪，包括動輪和靜輪，葉輪上設(shè)有葉片。葉輪及其葉片 的結(jié)構(gòu)形式對壓氣機(jī)的增壓能力影響極大。目前，提高軸流式和斜流式壓氣機(jī)增壓能力的方法有兩個， 一個是增加轉(zhuǎn)子葉輪的轉(zhuǎn) 速， 一個是增加氣流經(jīng)過葉片后的轉(zhuǎn)角。提高轉(zhuǎn)速導(dǎo)致壓氣機(jī)進(jìn)口處氣流相對葉片的流速 超音，從而產(chǎn)生激波，激波的存在可以起到增壓的作用，但太強(qiáng)的激波會導(dǎo)致葉面邊界層 分離造成壓氣機(jī)效率下降。所以如何通過加大氣流轉(zhuǎn)角的方式增加壓氣機(jī)增壓能力是目前的主要研究方向。即通 過增加氣流通過葉柵后的轉(zhuǎn)角，來增加葉柵的做功能力。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中，通過串列葉柵來增加氣流通過葉柵后的轉(zhuǎn)角。當(dāng)氣流在葉 柵中需要的轉(zhuǎn)角過大時，靠單排葉片己很難完成任務(wù)，這時可以采用兩排葉片l、 2，將氣 流轉(zhuǎn)彎角度分配到兩排葉片l、 2上。串列葉柵也可以看成是將單排長葉片的中間斷開，這 樣后排葉片2的邊界層從其前緣開始增加，到其尾緣處邊界層不至于如單排長葉片一樣厚， 可以有效防止分離的發(fā)生。另外，前排葉片l壓力面后部的氣流速度較高，對后排葉片2吸 力面的邊界層也有加速作用，同樣可以抑制分離。上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點兩排葉片占用的軸向長度較長，對于航空發(fā)動機(jī)這樣的對尺寸和重量要求很高的應(yīng)用 上，長的軸向長度使其整體長度和重量都有所增加。另外，串列葉柵中后排葉片2對前排葉 片l的控制作用很微弱，若前排葉片吸力面后部的邊界層發(fā)生分離，只增加后排葉片是無能 為力的
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既不增加軸向尺寸、又能有效抑制氣流在葉片吸力面后部的 分離的大小葉片串列葉柵葉輪及壓氣機(jī)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明的大小葉片串列葉柵葉輪，包括前排葉片和后排葉片，所述后排葉片的前緣插 入到所述前排葉片的間隙之間。本發(fā)明的壓氣機(jī)，包括上述的大小葉片串列葉柵葉輪。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的大小葉片串列葉柵葉輪及壓氣 機(jī)，由于后排葉片的前緣插入到所述前排葉片的間隙之間。既不增加軸向尺寸、又能有效 抑制氣流在葉片吸力面后部的分離。


'圖l為現(xiàn)有技術(shù)中的葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的大小葉片串列葉柵葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的大小葉片串列葉柵葉輪，其較佳的具體實施方式
如圖2所示，包括前排葉片l 和后排葉片2，后排葉片2的前緣插入到前排葉片1的間隙之間。后排葉片2的前緣距前排葉片1的前緣的距離等于前排葉片的前緣與后緣之間的距離的 20%—70%，可以是20%、 40%、 50%、 70%等，即在圖2中0.2《C1/O0.7。后排葉片2的后緣可以位于前排葉片1的后緣的前面，也可以位于前排葉片l尾緣的后 面，也可以是前排葉片1與后排葉片2的后緣平齊。當(dāng)后排葉片2的后緣位于前排葉片1的后緣的前面時，后排葉片的后緣距前排葉片的后 緣的距離可以小于等于前排葉片的前緣與后緣之間的距離的10%。當(dāng)后排葉片2的后緣位于前排葉片1的后緣的后面時，后排葉片2的后緣距前排葉片1的 后緣的距離可以小于等于前排葉片1的前緣與后緣之間的距離的50%。即后排葉片2的尾緣位于前排葉片1的尾緣前10%到后50%處，即在圖2中一0.K(Ct-C) /C〈0. 5。對同一個后排葉片2來講，其前緣和后緣的上述的距離值在葉片高度方向上不一定是 相同的值，而是可以根據(jù)具體流動結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，得到最好的氣動性能。
本發(fā)明的壓氣機(jī)，包括上述的大小葉片串列葉柵葉輪。本發(fā)明將常規(guī)串列葉柵中的后排葉片2的前緣進(jìn)一步伸入前排葉片1之間，將后排葉片 的周向位置置于兩個前排葉片l的中間。這樣形成的前排葉片l軸向長度較大，稱為大葉 片，后排葉片2軸向長度通常較小，稱為小葉片。對于高速可壓縮流動，氣流對流通面積較為敏感，小葉片的厚度的設(shè)計要滿足一定面 積變化規(guī)律，在尾緣處小葉片的厚度減小到O，這時采用小葉片尾緣在大葉片尾緣之后的設(shè) 計更為合理，在大葉片尾緣處因小葉片仍然具有一定的厚度，流通面積在下游進(jìn)一步擴(kuò) 張，增壓得以更加平順。本發(fā)明的優(yōu)點在于，采用基于大、小葉片的串列葉柵方式，可以充分利用大、小葉片 與串列葉柵的優(yōu)點。前面大部分類似于大、小葉片，可以讓氣流轉(zhuǎn)更大的角度而不分離， 增加了葉柵的擴(kuò)壓能力。.后部小葉片尾緣不與大葉片尾緣齊平增加了設(shè)計時的控制參數(shù)， 通常將小葉片尾緣置于大葉片尾緣之后，這樣可以有效避免大小葉片機(jī)同時到達(dá)尾緣而產(chǎn) 生的氣流流通面積增大過快引起的局部分離。氣流離開大葉片后，因小葉片厚度的減小而 繼續(xù)擴(kuò)壓，因擴(kuò)壓程度有限，不易造成小葉片表面邊界層的分離。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種大小葉片串列葉柵葉輪，包括前排葉片和后排葉片，其特征在于，所述后排葉片的前緣插入到所述前排葉片的間隙之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大小葉片串列葉柵葉輪，其特征在于，所述后排葉片的前緣 距所述前排葉片的前緣的距離等于所述前排葉片的前緣與后緣之間的距離的20% — 70%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的大小葉片串列葉柵葉輪，其特征在于，所述后排葉片的前緣 距所述前排葉片的前緣的距離等于所述前排葉片的前緣與后緣之間的距離的40%—50%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的大小葉片串列葉柵葉輪，其特征在于，所述后排葉片 的后緣位于所述前排葉片的后緣的前面，且所述后排葉片的后緣距所述前排葉片的后緣的 距離小于等于所述前排葉片的前緣與后緣之間的距離的10%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的大小葉片串列葉柵葉輪，其特征在于，所述后排葉片 的后緣位于所述前排葉片的后緣的后面，且所述后排葉片的后緣距所述前排葉片的后緣的 距離小于等于所述前排葉片的前緣與后緣之間的距離的50%。
6、 一種壓氣機(jī)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至5所述的大小葉片串列葉柵葉輪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大小葉片串列葉柵葉輪及壓氣機(jī)，大小葉片串列葉柵葉輪包括前排葉片和后排葉片，后排葉片的前緣插入到前排葉片的間隙之間。后排葉片的前緣距前排葉片的前緣的距離等于前排葉片的前緣與后緣之間的距離的20％-70％。后排葉片的后緣位于所述前排葉片的后緣的前面10％到后面50％處。既不增加葉輪的軸向尺寸、又能有效抑制氣流在葉片吸力面后部的分離。
文檔編號F04D29/54GK101158362SQ20071017838
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者明 嚴(yán), 劉寶杰, 劉火星, 蔣浩康, 陳懋章 申請人:北京航空航天大學(xué)