[发明专利]一种回流式对转吸附压气机

说明书

技术领域

本发明涉及压气机领域，具体是一种回流式对转吸附式压气机。

背景技术

轴流压气机利用高速旋转的叶片为气体做功，以提高气体压力。轴流压气机广泛应用于航空发动机、地面燃气轮机及导弹等。更高的级压比和效率是现代压气机设计人员追求的目标。

压气机级负荷的提升常不可避免的伴随着附面层分离，导致叶轮机械效率降低。通过在叶片表面、压气机端壁进行附面层抽吸，将叶片表面、压气机端壁区域的低能流体吸除，可有效削弱或消除附面层分离，从而达到大幅提高压气机负荷、提升压气机效率的目的。自1997年Kerrebrock教授首次提出吸附式压气机这一概念后，国内外学者对吸附式压气机进行了大量研究。NASA和麻省理工学院设计的吸附式压气机在叶片吸力面沿叶展方向开槽进行附面层抽吸，沿静子轮毂放气。另一种抽吸方式是将放气孔布置在机匣围带，通过围带将抽吸气体放出。该压气机通过附面层抽吸有效提高了压气机性能。国内有关附面层抽吸的研究多局限于数值模拟；实验多是针对叶栅附面层进行抽吸，如哈工大陈浮、宋彦萍、陈绍文、陆华伟等的发明专利(专利公开号CN101059131)《吹气或吸气式压气机叶栅实验系统》详细地介绍了一种吹气或吸气式压气机叶栅实验系统，该系统由空心叶栅、真空腔、流量计、真空泵等组成，可进行吸附式压气机叶栅实验。但上述系统仅能进行叶片吸力面抽吸实验，无法针对压气机叶栅进行叶片表面与叶栅端壁组合抽吸实验。在专利号为CN202220756的实用新型专利中，公开了一种吸附式压气机静子叶片，在该压气机静子叶片叶身的吸力面排布有多个抽吸孔和多个静压孔，叶身内部的各真空腔均与叶冠贯通，使叶身表面的抽吸气体进入真空腔后，通过叶冠排出；叶身内部的各静压腔均与叶冠贯通,使静压孔与叶身内部的静压腔相通,通过叶冠将静压传至压气机外部,通过静压孔测量叶片表面的静压在抽吸前后的变化,以确定叶片表面附面层抽吸对压气机性能的影响。

对转压气机打破传统轴流压气机转子、静子交替结构，将压气机中起整流作用的静子取消，采用反向旋转的转子以达到减轻重量、提高压气机性能的目的。美国麻省理工学院完成了三级压比为27的吸附式对转压气机研究。西北工业大学2005年建成了双排对转轴流压气机，结构主要包括进口导流叶排、前排转子、后排转子、出口导流叶排，设计转速为8000r/min。

为研究级环境下附面层抽吸(BLS)对对转压气机性能影响的机理，曹志远、刘波等针对某双排轴流对转压气机转子进行附面层抽吸的探索，在转子和转子弦向不同位置分别开设不同抽吸槽进行抽吸。研究结果表明：抽吸后等熵效率增加，最佳抽吸位置在后缘附近；抽吸后附面层落后角明显减小。

在一种专利号为ZL202132112的实用新型专利中，公开了一种离心压气机回流装置，压缩增压系统气体出口通过上述回流装置和压缩增压系统进气道连通。通过上述装置提高进口总压，从而增加压气机的增压比。

在上述现有抽吸技术中，各种吸附式压气机需增加抽吸机构，附面层抽吸需要消耗外部能量；另外，该吸附式压气机将抽吸气体引至外部，没有得到有效利用，造成气体流量的浪费。

发明内容

为克服现有技术中存在的需额外添加抽吸机构，且压气机叶栅叶片表面与叶栅端壁不能同时进行抽吸，抽吸气体不能有效利用的不足，本发明提出了一种回流式对转吸附压气机。

本发明包括轴、机匣、进口导流叶排、前排转子和后排转子、出口导流叶排和回流装置，以机匣为载体，在机匣内自轴的进口端至出口端依次排布有进口导流叶排、前排转子和后排转子和出口导流叶排，并且所述进口导流叶排和出口导流叶排均安装在机匣的内表面，所述前排转子和后排转子位于机匣内并安装在轴的圆周表面；其特征在于，在所述机匣外表面安装有回流装置，在机匣的进口端的壳体上开有多个回流管安装孔，并且各回流管安装孔分别位于各导流叶片叶间通道中央，各回流管安装孔在机匣上的轴向位置与导流叶片10～14％弦长处相对应；在机匣出口端的壳体上开有多个吸气管安装孔，各吸气管安装孔与出口导流叶片上吸气孔一一对应。

所述出口导流叶片的叶背表面开有与该导流叶片的型腔贯通的抽吸槽。该抽吸槽宽度方向的中心线位于该导流叶片弦长的40～70％处；该抽吸槽长度的两端分别位于该导流叶片叶高的10％～90％处。在出口导流叶片叶尖截面的中弧线上对应50％弦长位置开有与该导流叶片的型腔贯通的吸气孔。