[发明专利]缝式处理机匣及压气机

说明书

技术领域

本发明涉及机械压气机技术领域，特别地，涉及一种缝式处理机匣及压气机。

背景技术

压气机作为发动机的核心部件之一，其优劣直接影响航空发动机的性能。近年来，随着压气机压比和负荷不断提高，致使其内部流动更加不稳定，进而影响发动机的稳定工作；同时相关研究表明：压气机转子叶片通道顶部区域流动状况，尤其是顶部间隙泄漏及其导致的间隙泄漏涡对压气机喘振的发生起着关键作用。因此，拓宽压气机稳定工作裕度成为设计人员亟待解决的关键问题。处理机匣作为提高压气机稳定工作裕度的技术之一，由于该装置具有结构简单、成本低廉，可靠性高等特点被广泛应用于许多发动机中。

图1中为周向槽处理机匣的结构形式，该结构是在压气机机匣的周向开设周向槽1，周向槽1具有轴对称的结构外形，其槽深方向与压气机径向成一定的夹角。在均匀来流情况下，该结构以略微降低效率的代价提高压气机稳定裕度。传统的处理机匣结构形式可在一定范围内提高压气机的稳定工作裕度，但是通常以降低效率为代价，效率降低量约为0.5％～2％，在航空发动机中，压气机部件效率的降低将导致耗油率增加，进而影响到发动机的经济性。

图2中采用圆弧形的缝式处理机匣，即在机匣的内壁开设有缝槽2，缝槽的底部截面采用圆弧型，使缝槽内部流动更加顺畅，且尽量减少缝槽内流动产生的损失，该技术虽然不降低压气机的效率，但是对于压气机稳定工作裕度的改善非常有限。

因此，如何改进缝式处理机匣的结构形式，设计出一种结构简单，即能拓宽压气机工作裕度，又能提高压气机效率的处理机匣是一个凾待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种缝式处理机匣及压气机，以解决现有的处理机匣在提高稳定裕度的同时会降低压气机效率的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种缝式处理机匣，布置于转子叶片的外围，在压气机机匣内侧壁面沿周向均匀分布有多个轴向缝槽，缝槽的底部截面包括两个平行的等直段，及设置在两个等直段的两端且与两个等直段相接的圆弧段。

进一步地，缝槽的长度方向与转子叶尖基元弦长方向的夹角为80-90度。

进一步地，缝槽的数目为转子叶片数目的6-8倍。

进一步地，缝槽的轴向长度为转子叶尖基元轴向长度的70％-90％。

进一步地，缝槽的宽度为转子叶尖基元最大厚度的1.5-3倍，缝槽的深度为转子叶尖基元最大厚度的50％-60％，且缝槽的深度方向与压气机径向的夹角为0°。

进一步地，缝槽的轴向投影中点位于转子叶尖轴向弦长的40％-60％位置处。

进一步地，圆弧段为半圆弧。

根据本发明的另一方面，还提供了一种压气机，其包括上述的缝式处理机匣。

进一步地，压气机为轴流压气机。

本发明具有以下有益效果：

本发明的压气机缝式处理机匣，该处理机匣位于转子叶片的外围，在压气机机匣内侧壁面沿周向均匀分布有多个轴向缝槽，缝槽的底部截面包括两个平行的等直段，及设置在两个等直段的两端且与两个等直段相接的两个圆弧段。本发明利用缝槽内产生的压差，一方面能够将激波与间隙泄漏涡作用后产生的低能堵塞团抽吸进入缝槽内，缓解转子叶尖的堵塞；另一方面缝槽将这部分气体向转子上游区域输送并重新注入转子通道，这股射流有效地抑制低能间隙泄漏涡发展，从而推迟间隙泄漏涡破裂现象的发生，这两种作用机制使得转子叶片中下游区域的大尺度堵塞团被削弱，抑制了在近失速状态下转子通道内部的流动分离，从而改善压气机的稳定工作裕度和效率，并且在压气机不同转速范围内都能有效地提高压气机的稳定工作裕度，并且能够不同程度的提高效率，该装置结构简单，易于操作。

除了上述所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有的压气机周向槽处理机匣的结构示意图；

图2是现有的压气机圆弧形缝式处理机匣的子午示意图；

图3是本发明优选实施例的压气机子午面示意图；

图4是本发明优选实施例的压气机缝式处理机匣缝槽的结构示意图；

图5是本发明优选实施例的压气机缝式处理机匣缝槽的结构示意图；

图6是本发明优选实施例的压气机缝式处理机匣的结构示意图；