[发明专利]离心压气机周向大间隔小通孔机匣

说明书

本发明涉及一种离心压气机周向大间隔小通孔机匣，其结构包括机匣，通孔，主叶片，分流叶片；其中通孔设于机匣的表面，主叶片和分流叶片设于机匣的内部；利用机匣与转子的相对运动和通孔处机匣内外的压差，驱动通孔处气体流动，且通孔内气流通过周期性扫掠压气机转子流道来实现对压气机内流动的周期性激励作用。优点：1）能够抑制离心压气机叶尖附近的不利低能流的影响范围和强度，从而显著扩大离心压气机的稳定工作裕度；2）利用非定常激励效应，对离心压气机效率的影响较小；3）结构简单、方便应用实施。

技术领域

本发明涉及一种离心压气机周向大间隔小通孔机匣，属于压气机设计技术领域。

背景技术

随着现代航空发动机对高推重比、低耗油率、小迎风面积的要求，压气机需要有更高的级压比才能满足这些性能需求。但是，压气机的级压比越高，负荷就会变大，容易出现旋转失速、喘振等不稳定工况。旋转失速、喘振等不稳定工况会带来发动机性能的急剧下降和严重的振动问题，对发动机的寿命产生不利影响。因此，有必要发展有效的流动控制手段对来扩大压气机的稳定裕度。

叶尖流场由于马赫数较高，而且还有端壁附面层、叶尖泄漏流、主流的相互作用形成了复杂的非定常流场结构，最容易成为失速起始位置，因此对叶尖流场的控制和改善可以更加有效地增加稳定工作范围。根据对流场施加激励的特点，可以分为基于定常激励的控制方法和基于非定常激励的控制方法。前者已经有众多学者展开了研究，设计了多种控制方法可以有效增加稳定裕度，比如叶尖定常喷气等。但其缺点在于需要施加的激励强度很大，对主流的影响明显，扩大稳定裕度的同时会使压气机的效率降低，而且需要复杂的管路结构和控制阀门，增加了发动机的重量和成本。基于非定常激励的控制手段可以对流场施加一定频率的激励，当激励频率在流场主频附近时，就可以发生一定的相干作用，改变流场的拟序机构使之更加有序，从而延缓旋转失速喘振等现象的发生，扩大稳定裕度。非定常激励所需要的激励强度要比定常激励小得多，对主流的影响也要小，实现扩稳得同时还可以减小对效率的影响。因此，基于非定常激励的控制方式有着很大的优越性，需要一种简单可靠符合工程实际的具体实现方式。

发明内容

本发明提出的是一种离心压气机周向大间隔小通孔机匣，其目的是在减少对压气机的效率的影响和简化控制方法的复杂度的前提下，最大限度地扩大压气机的稳定裕度。

本发明的技术解决方案：离心压气机周向大间隔小通孔机匣，其结构包括包括机匣1，通孔2，主叶片3，分流叶片4；通孔2设于机匣1的表面，主叶片3和分流叶片4设于机匣1的内部。

本发明的优点：

1）能够抑制离心压气机叶尖附近的不利低能流（泄漏涡、叶背分离涡等）的影响范围和强度，从而显著扩大离心压气机的稳定工作裕度；

2）利用非定常激励效应，在机匣上的总通孔面积比一般处理机匣小一个数量级以上，对离心压气机效率的影响较小；

3）结构简单、方便应用实施。

附图说明

附图1是离心压气机周向大间隔小通孔机匣局部结构示意图。

附图2-1、2-2是离心压气机周向大间隔小通孔机匣激励方式示意图，其中图2-1是喷射作用示意图，图2-2是抽吸作用示意图。

附图3-1、3-2是离心压气机周向大间隔小通孔机匣通孔分布示意图，其中图3-1是有分流叶片的离心压气机示意图，图3-2是没有分流叶片的离心压气机示意图。

附图4-1、4-2、4-3是不同激励作用方式下的通孔的形状示意图，其中图4-1是矩形通孔示意图，图4-2是椭圆形通孔示意图，图4-3是超椭圆通孔示意图。

其中1为机匣、2为通孔、3为主叶片、4为分流叶片、R1为进口截面机匣半径（机匣厚度不计）；R2为进口截面轮毂半径；H为进口叶片高度；L1和L2为通孔中心距叶片前缘的距离。