專利名稱：前掠大小葉片跨音葉輪及軸流壓氣機及斜流壓氣機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種前掠大小葉片跨音葉輪機，尤其涉及一種前掠大小葉片跨音葉輪及壓 氣機。
背景技術(shù)：
壓氣機是葉輪機械的一個分類，葉片式壓氣機一般用于給氣體增壓。帶有一排葉片的 旋轉(zhuǎn)的葉輪和后面的一排靜止的葉輪稱為壓氣機的一級，當需要給氣體增壓較高時，通常 采用多級壓氣機的方式，對于其中的某一級而言，按氣體的流動形式可分為軸流式、離心 式和斜流式壓氣機。軸流式壓氣機氣體的流動方式是軸向進氣、軸向排氣；離心式壓氣機 氣體的流動方式是軸向進氣，徑向排氣；斜流式壓氣機是軸流與離心壓氣機的折衷，軸向 進氣，與軸向有一定角度排氣。
如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的壓氣機是采用大小相同的葉片沿圓周方向均勻分布，葉片 與葉片之間形成的通道是相同的。為了提高軸流壓氣機的增壓能力，需要增加轉(zhuǎn)子葉輪的 轉(zhuǎn)速，提高轉(zhuǎn)速導致壓氣機進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，但太強的激波會導致葉面邊界層分離造成壓氣機效率下降。
因此，現(xiàn)有技術(shù)中主要通過加大氣流通過葉片排后的轉(zhuǎn)角來增加壓氣機增壓能力。
上述至少存在以下缺點相鄰葉片之間形成的槽道擴張程度大，容易使葉片吸力面的 后部發(fā)生分離，使壓氣機效率下降。增加葉片數(shù)雖然能消除或抑制葉片吸力面后部分離， 但增加葉片會使比面積的減小，從而導致壓氣機流通能力的下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既能有效抑制葉片吸力面的后部分離，又不影響壓氣機流通 能力的前掠大小葉片跨音葉輪及軸流壓氣機及斜流壓氣機。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的-
本發(fā)明的前掠大小葉片跨音葉輪，包括多個大葉片，相鄰兩個所述大葉片之間設(shè)有小 葉片，所述小葉片的前緣位于所述大葉片的前緣的后部。
本發(fā)明的軸流壓氣機，該軸流壓氣機的動輪為上述的前掠大小葉片跨音葉輪。
本發(fā)明的斜流壓氣機，該斜流壓氣機的動輪為上述的前掠大小葉片跨音葉輪。 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的前掠大小葉片跨音葉輪及軸流 壓氣機及斜流壓氣機，由于前掠大小葉片跨音葉輪上相鄰兩個所述大葉片之間設(shè)有小葉 片，所述小葉片的前緣位于所述大葉片的前緣的后部。既能有效抑制葉片吸力面的后部分 離，又不影響壓氣機流通能力。


圖l為現(xiàn)有技術(shù)中前掠大小葉片跨音葉輪葉片間氣流狀態(tài)示意圖； 圖2為本發(fā)明的前掠大小葉片跨音葉輪葉片間氣流狀態(tài)示意圖； 圖3為本發(fā)明的前掠大小葉片跨音葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明的前掠大小葉片跨音葉輪的大、小葉片布置示意圖； 圖5為本發(fā)明的軸流壓氣機的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明的斜流壓氣機的結(jié)構(gòu)示意圖7為本發(fā)明的壓氣機與現(xiàn)有技術(shù)中的壓氣機的性能對比示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的前掠大小葉片跨音葉輪，其較佳的具體實施方式
如圖2、圖3所示，前掠大小 葉片跨音葉輪上設(shè)有多個大葉片l，相鄰兩個大葉片1之間設(shè)有小葉片2，小葉片2的前緣位 于大葉片l的前緣的后部。小葉片2的后緣可以與大葉片1的后緣平齊，也可以略超前或落后 與大葉片l的后緣。
這樣相當于使前掠大小葉片跨音葉輪后部的葉片數(shù)增加一倍而前部的葉片數(shù)不變，口了 以在控制葉片后部吸力面分離的同時不減小前部的流通截面積。小葉片2對大葉片1吸力面 后部因擴壓引起的分離有抑制作用。從圖2看出，加入小葉片后，大葉片吸力面后部原來存 在的分離消失。
如圖4所示，小葉片2的弦長與大葉片1的弦長的比為0.3 0.85，即比值 0.3〈Cs/C〈0.85,可以是0.3、 0.4、 0.5、 0.65、 0.85等。
在葉片的不同葉高處，比值Cs/C可以不同，可以根據(jù)壓氣機設(shè)計要求，經(jīng)過氣動設(shè)計 軟件進行優(yōu)化確定。
小葉片2的前緣的尖部可以比根部向前突出，也可以比中部向前突出，也可以是尖部 和根部都向前突出的形式。
使葉片尖部的前緣點比根部或比中部向前伸出的結(jié)構(gòu)特點稱為前掠技術(shù)，前掠技術(shù)p丁
以使前緣附近的激波更斜，相當于減弱了激波強度，且可以降低葉片尖部前緣附近的負 荷，減小泄漏流及抑制當?shù)剡吔鐚臃蛛x。
大葉片的前緣也可以采用前掠方式，而且可以與使小葉片的前緣分別采用不同的前掠 方式，多一些控制參數(shù)，使壓氣機設(shè)計更為靈活，可以設(shè)計出性能更好的壓氣機。
本發(fā)明的軸流壓氣機，其較佳的具體實施方式
如圖5所示，該軸流壓氣機的動輪4為上 述的前掠大小葉片跨音葉輪，安裝于軸流壓氣機的機匣3內(nèi)。
本發(fā)明的斜流壓氣機，其較佳的具體實施方式
如圖6所示，該斜流壓氣機的動輪6為上 述的前掠大小葉片跨音葉輪，安裝于斜流壓氣機的機匣5內(nèi)。
本發(fā)明在大葉片之間插入小葉片，給壓氣機的幾個關(guān)鍵性能參數(shù)都帶來明顯增長的潛
力
在流量方面，因本發(fā)明的前掠大小葉片跨音葉輪前部只有大葉片，流通面積較相同增 壓能力的現(xiàn)有技術(shù)中的壓氣機大，因此流通能力大。另外，位于大葉片前緣之后的小葉片 采用前掠技術(shù)可以讓進口氣流相對馬赫數(shù)垂直于激波波面的分量減小，從而減弱了激波與 邊界層干涉引起的邊界層厚度增加甚至局部分離泡，這也可以增加壓氣機的流通能力。
在增壓比方面，后部小葉片的存在抑制了大葉片吸力面后部的邊界層分離，從而可以 設(shè)計出轉(zhuǎn)角更大擴張能力更強的壓氣機，增壓比較現(xiàn)有技術(shù)中的壓氣機高。
在效率方面，前面所述的激波前馬赫數(shù)降低使激波損失降低；激波與邊界層干涉引起 的局部分離減弱，從而使分離損失減小；后部小葉片的存在使大葉片吸力面尾緣附近邊界 層分離減小，分離損失減小。這三個方面的損失減小使大小葉片壓氣機的效率較現(xiàn)有技術(shù) 中的壓氣機高，雖然大小葉片壓氣機的葉片與氣流接觸表面積增加會引起一些額外的摩擦 損失，不過這部分損失占總損失的比例很小，不起主要作用。
如圖7所示，為本發(fā)明的一個具體實施例的壓氣機性能曲線與現(xiàn)有技術(shù)中的壓氣機的 性能曲線對比圖，可以看出本發(fā)明的的壓氣機的壓比和效率均比現(xiàn)有技術(shù)中的壓氣機有大 幅的提高，失速裕度也有所提高。
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)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種前掠大小葉片跨音葉輪，包括多個大葉片，其特征在于，相鄰兩個所述大葉片之間設(shè)有小葉片，所述小葉片的前緣位于所述大葉片的前緣的后部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的前掠大小葉片跨音葉輪，其特征在于，所述小葉片的弦長與 所述大葉片的弦長的比為O. 3 0. 85。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的前掠大小葉片跨音葉輪，其特征在于，所述小葉片的弦長與 所述大葉片的弦長的比為O. 5 0. 65。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的前掠大小葉片跨音葉輪，其特征在于，所述小葉片的前緣的 尖部比根部向前突出。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的前掠大小葉片跨音葉輪，其特征在于，所述小葉片的前緣的 尖部比中部向前突出。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的前掠大小葉片跨音葉輪，其特征在于，所述小葉片的前緣的 尖部和根部比中部向前突出。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4、 5或6所述的前掠大小葉片跨音葉輪，其特征在于，所述大葉片的 前緣的尖部比根部或比中部向前突出。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的前掠大小葉片跨音葉輪，其特征在于，所述小葉 片的后緣與所述大葉片的后緣平齊。
9、 一種軸流壓氣機，其特征在于，該軸流壓氣機的動輪為權(quán)利要求1至8任一項所述 的前掠大小葉片跨音葉輪。
10、 一種斜流壓氣機，其特征在于，該斜流壓氣機的動輪為權(quán)利要求1至8任一項所述 的前掠大小葉片跨音葉輪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種前掠大小葉片跨音葉輪及軸流壓氣機及斜流壓氣機，前掠大小葉片跨音葉輪包括多個大葉片，相鄰兩個大葉片之間設(shè)有小葉片，小葉片的前緣位于大葉片的前緣的后部。小葉片的弦長與大葉片的弦長的比為0.3～0.85，小葉片的前緣的尖部比根部向前突出。動輪為這種前掠大小葉片跨音葉輪的軸流壓氣機和斜流壓氣機，既能有效抑制葉片吸力面的后部分離，又不影響壓氣機流通能力，壓比和效率均比現(xiàn)有技術(shù)中的壓氣機有大幅的提高，失速裕度也有所提高。
文檔編號F04D29/38GK101173680SQ20071017840
公開日2008年5月7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, 劉寶杰, 王洪偉, 蔣浩康, 陳懋章 申請人:北京航空航天大學