專利名稱：帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪及壓氣機(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(dòng)方式是軸向進(jìn)氣，軸向排氣；離心式壓氣機(jī)氣體的流動(dòng)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，包括轉(zhuǎn)子和靜子，葉輪上設(shè)有葉片。
壓氣機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)子葉片對(duì)氣流做功，轉(zhuǎn)化微氣流的壓力能與動(dòng)能，再經(jīng)靜子葉片將多余 的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，從而完成對(duì)氣體的增壓。然而，氣體并不總是能按照設(shè)計(jì)的方向流 動(dòng)，在某些局部氣流的流動(dòng)方向與主流并不一致，產(chǎn)生局部橫向流動(dòng)，甚至出現(xiàn)倒流和旋 渦，這些與主流方向不一致的流動(dòng)統(tǒng)稱為壓氣機(jī)內(nèi)的二次流動(dòng)。 一般來(lái)說(shuō)，二次流動(dòng)帶來(lái) 的都是負(fù)面效果，會(huì)阻礙流動(dòng)，減弱壓氣機(jī)的增壓能力，降低做功效率。
如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的轉(zhuǎn)子在葉片1根部輪轂面2附近出現(xiàn)的橫向流動(dòng)3是典型的二 次流動(dòng)。這是由于葉片l的壓力面的壓力大于吸力面的壓力，在葉片1的吸力面與輪轂面2形 成的三角區(qū)內(nèi)通常會(huì)形成一個(gè)旋渦，稱為角區(qū)旋渦4。角區(qū)旋渦4會(huì)造成氣流堵塞和流動(dòng)損 失，并且可能縮小壓氣機(jī)穩(wěn)定工作范圍。
如圖2所示，在葉片2高度的中間部位，因氣流流速較大，轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的離心力與壓力 面、吸力面之間的壓力差平衡，氣流可以按要求流過(guò)。
如圖3所示，在輪轂面2附近，氣流的流動(dòng)速度因?yàn)檩嗇灻?的阻礙而減慢，壓差就會(huì) 促使氣流從壓力面流向吸力面。
現(xiàn)有技術(shù)中，為減小橫向流動(dòng)3和角區(qū)旋渦4， 一般通過(guò)改進(jìn)葉片的結(jié)構(gòu)形狀，比如可 以使葉片在根部的轉(zhuǎn)角減小，或使葉片根部處于負(fù)攻角，降低根部負(fù)荷；也可以采用全三 維造型設(shè)計(jì)，讓葉片在周向彎曲，可以部分控制二次流動(dòng)。
上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)使葉片的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既不影響葉片的結(jié)構(gòu)和效率、又能有效抑制氣流在輪轂面附 近及葉片根部二次流動(dòng)的帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪及壓氣機(jī)。 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪，包括多個(gè)大葉片，相鄰兩個(gè)所述的大葉 片之間設(shè)有小葉片，所述小葉片的徑向高度小于等于所述大葉片的高度的20%。 本發(fā)明的壓氣機(jī)，包括上述的帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的帶有非全高小葉片的大小葉片 葉輪及壓氣機(jī)，由于相鄰兩個(gè)大葉片之間設(shè)有小葉片，小葉片的徑向高度小于等于大葉片
的高度的20%,既不影響葉片的結(jié)構(gòu)和效率、又能有效抑制氣流在輪轂面附近及葉片根部 的二次流動(dòng)。


圖l為現(xiàn)有技術(shù)中的大小葉片葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖2為現(xiàn)有技術(shù)中大小葉片葉輪葉片高度的中間部位速度矢量示意圖3為現(xiàn)有技術(shù)中大小葉片葉輪輪轂面附近的速度矢量示意圖； 圖4為本發(fā)明的帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明中非全高小葉片對(duì)大小葉片葉輪輪轂面附近二次流動(dòng)的抑制作用示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪，其較佳的具體實(shí)施方式
如圖4所示，包 括多個(gè)大葉片5，相鄰兩個(gè)所述的大葉片5之間設(shè)有小葉片6，小葉片6的徑向高度可以小于 等于大葉片5的高度的20%，可以是3%、 10%、 15%、 20%等。
小葉片6的軸向弦長(zhǎng)可以是大葉片5的軸向弦長(zhǎng)的30%—85%，可以是30%、 45%、 55%、 70%、 85%等。即小葉片在軸向上不是全尺寸，而是從軸向某一位置開始，小葉片6 的后緣可以與大葉片5的后緣平齊，也可以稍微超前或落后于大葉片5的后緣。
小葉片6的起始弧線可以與大葉片5的中部弧線相同。
本發(fā)明的壓氣機(jī)，包括上述的帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪，上述大小葉片葉輪 可以用在壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子上，也可以用在壓氣機(jī)的靜子上。
本發(fā)明在大小葉片葉輪的輪轂面上每?jī)善~片之間加裝一小葉片，此小葉片的徑向高 度很小，從而基本不起增壓作用，它的作用是可以阻斷輪轂面附近的橫向二次流動(dòng)，減小 角區(qū)旋渦等，從而提高葉輪的工作效率。
參見圖1和圖3，可以看出，輪轂面附近的橫向流動(dòng)一般在葉柵后部比較嚴(yán)重。
故而本發(fā)明的小葉片在軸向上不是全尺寸，而是從軸向某一位置開始，到大葉片尾緣 終止。小葉片刀的軸向長(zhǎng)度小于大葉片的軸向長(zhǎng)度。
小葉片的具體結(jié)構(gòu)形式要由氣動(dòng)計(jì)算確定，小葉片的中弧線形狀可以給定初始狀態(tài)為 與相應(yīng)大葉片中弧線相同，經(jīng)過(guò)計(jì)算優(yōu)化后，其中弧線可以是任何曲線。
如圖5所示，可以看出小葉片的存在對(duì)輪轂面附近的二次流動(dòng)起到了明顯的抑制作 用。應(yīng)用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式，可以大大減弱輪穀面附近的橫向流動(dòng)，從而減弱角區(qū)堵塞和 流動(dòng)損失。
當(dāng)然，小葉片本身的摩擦損失和本身造成的額外二次流損失會(huì)有一些，但本發(fā)明中小 葉片的高度和軸向長(zhǎng)度都較小，其自身的損失較小。經(jīng)過(guò)氣動(dòng)優(yōu)化后的小葉片會(huì)給壓氣機(jī) 總體帶來(lái)益處，使壓氣機(jī)具有更高的效率和更寬的穩(wěn)定工作范圍。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，仟 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、一種帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪，包括多個(gè)大葉片，其特征在于，相鄰兩個(gè)所述的大葉片之間設(shè)有小葉片，所述小葉片的徑向高度小于等于所述大葉片的徑向高度的20％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪，其特征在于，所述小葉 片的徑向高度等于大葉片的徑向高度的3%_15%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪，其特征在于，所述 小葉片的軸向弦長(zhǎng)為所述大葉片的軸向弦長(zhǎng)的30%—85%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪，其特征在于，所述小葉 片的軸向弦長(zhǎng)為所述大葉片的軸向弦長(zhǎng)的45%_70%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪，其特征在于，所述 小葉片的起始弧線與所述大葉片的中部弧線相同。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪，其特征在于，所述 小葉片的后緣與所述大葉片的后緣平齊。
7、 據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪，其特征在于，所述小 葉片的后緣超前或落后于所述大葉片的后緣。
8、 一種壓氣機(jī)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至7所述的帶有非全高小葉片的大小葉 片葉輪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有非全高小葉片的大小葉片葉輪及壓氣機(jī)，在大小葉片葉輪的相鄰兩個(gè)大葉片之間設(shè)有小葉片，小葉片的徑向高度等于大葉片的徑向高度的3％-15％。小葉片的軸向弦長(zhǎng)為大葉片的軸向弦長(zhǎng)的30％-85％。小葉片的起始弧線與大葉片的中部弧線相同，后緣與大葉片的后緣平齊。既不影響葉片的結(jié)構(gòu)和效率、又能有效抑制氣流在輪轂面附近及葉片根部的二次流動(dòng)。
文檔編號(hào)F04D29/30GK101173672SQ20071017840
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者劉寶杰, 劉火星, 王洪偉, 蔣浩康, 陳懋章 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)