[发明专利]采用康达喷气的轴流压气机叶片及应用其的轴流压气机

说明书

本发明提供了一种采用康达喷气的轴流压气机叶片及应用其的轴流压气机。该轴流压气机叶片包括：叶片本体；设置于叶片本体内的引气通道；设置于叶片本体的吸力面，并与引气通道相连的喷气缝，该喷气缝后的吸力面部分为康达表面。本发明通过在高负荷轴流压气机叶片吸力面开设喷气缝，并在喷气缝后应用康达表面，喷射的气流可以为附面层的低能流体增加动能，使其抵抗逆压梯度的能力增强，有效的抑制流动分离；充分利用康达效应，通过合理的参数选择可以实现喷气的完全附壁流动，避免了喷气与主流速度方向不一致引起的掺混损失，可以更大程度的减小损失，提高压气机效率。

技术领域

本发明涉及燃气轮机/航空发动机技术领域，尤其涉及一种采用康达喷气的轴流压气机叶片及应用其的轴流压气机。

背景技术

随着现代航空技术的不断发展，航空发动机具有压比增加、级数减少、推重比增大的发展趋势，因此需要提高压气机的增压能力。增加负荷会使压气机内部流动变得非常复杂，强逆压梯度会使吸力面附面层流动分离加剧，压气机稳定运行的流量范围变窄，叶型损失增加。因此，设法抑制高负荷轴流压气机叶片吸力面流动分离是降低叶型损失、提高压气机效率的重要途径。

在此背景下，国内外研究人员对叶轮机械流动分离控制技术进行了许多研究，其中以附面层抽吸、附面层喷气以及合成射流为代表的主动流动控制技术得到了越来越多的研究者的关注。

附面层抽吸技术通过高压压气机与大气环境或者与涡轮/压气机部件之间的静压差将叶片叶表吸力面的分离涡抽走，从而达到抑制分离的目的。目前关于附面层抽吸技术的研究大都在高压压气机上进行，而对于静压较低的前面级，不适合采用附面层抽吸技术抑制其分离；现有的附面层喷气技术，尽管可以较好的抑制流动分离，但喷气无法完全附壁流动，而是与主流呈一定角度射出，会使与主流的掺混损失较大，对效率的改善作用不明显。以2004年Kirtley等人的研究为例，其通过实验和数值模拟进行了通过降低叶片稠度来提高叶片的负荷，同时采用定常射流的方法抑制流动分离的研究。在引气量为主流流量的1％时，对低速压气机可以达到使用2.1％的级效率下降换取稠度减少30％的目标，而对高速压气机保守估计要用0.5％的级效率下降换取同等目标；合成射流也称零质量射流，是1998年Smith等人首先详细提出的，其原理是利用空腔壁面振动形成周期性的吸气与吹气。现有的研究结果表明，以合成射流为代表的非定常控制方法可以采用很小的引气量获得较好的控制效果，然而都存在引气装置和控制机构复杂、重量大、在真实压气机中应用困难的缺点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种采用康达喷气的轴流压气机叶片及应用其的轴流压气机，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种采用康达喷气的轴流压气机叶片。该轴流压气机叶片包括：叶片本体；设置于叶片本体内的引气通道；设置于叶片本体的吸力面，并与引气通道相连的喷气缝，该喷气缝后的吸力面部分为康达表面。

优选地，在本发明的一些实施例中，康达表面相比于原吸力面在该位置的曲率为大曲率表面，该大曲率表面是圆弧的一部分，其曲率沿展向为恒定值。

优选地，在本发明的一些实施例中，喷气缝的侧壁与吸力面相交的出口处采用圆弧连接，喷气缝的缝高及开缝位置沿展向不变。

优选地，在本发明的一些实施例中，康达表面与叶片本体的尾缘(8)相切。

优选地，在本发明的一些实施例中，喷气缝的进口位于叶片本体内部的引气通道，出口位于叶片本体的吸力面。

优选地，在本发明的一些实施例中，引气通道连接至喷气气源；喷气气源为外部气源或由轴流压气机的高压级位置引气。

优选地，在本发明的一些实施例中，喷气气源由轴流压气机的高压级位置引气，并通过阀门调节喷气量。