[发明专利]一种进气道结构及其制作方法

说明书

一种进气道结构及其制作方法，该进气道结构为S弯形或蛇形，进气道结构内壁的全部区域或局部区域为多孔隙结构，进气道结构内壁不同区域孔隙的厚度及单位面积内孔隙的个数相同或不同，多孔隙结构中孔隙的形状为圆、椭圆或多边形，且多孔隙结构为单层或者多层，该多孔隙结构可实现对所述进气道结构内壁气流的吸入与喷出。该进气道结构将现有典型进气道内壁或者局部区域内壁改造为多孔隙介质结构，充分利用多孔隙介质结构对近壁流体吸入‑喷出效果，破坏近壁流动边界层发展，实现对进气道内高速气流减阻，抑制或推迟边界层流动分离，解决了现有进气道流动控制方式需要增加额外能量、辅助机构和自适应差的问题。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种进气道结构及其制作方法。

背景技术

S弯或者蛇形进气道为军用发动机的重要部件之一，其不仅可以缩短进气道的长度提高推重比，而且具有很好的隐身性，但是，S弯或者蛇形进气道大弯角结构会对进口高速气流产生流动阻力，S形管沿流向扩展存在较大的逆压梯度，进入进气管道的高速气流很难贴附于极度弯曲的管道内壁，容易发生流动分离现象。同时，由于具有两个方向不同的弯道，气流主流经过这两个弯道时，由于离心力的作用，使得进气道两个弯道的高压区和低压区分布刚好相反，在周向上存在横向逆压梯度，驱动气流产生二次流，在进气道出口产生旋转涡结构，从而导致S弯/蛇形进气道出口速度和压力差不均匀、总压损失增大以及严重畸变的气流。而进气道出口的严重畸变流场带来的直接后果就是压气机稳定裕度下降和增压比、效率降低。

现有技术中，控制进气道流动分离主要有四种，其一，通过抽吸放气，将分离严重区域的低压气流边界层抽吸放气，该方法使用的结构简单，但存在能量损失；其二，通过涡流发生器，产生一定频率的旋涡结构，增加外层高能量流体和边界层内低能流体的惨混，达到增加边界层抵御逆压梯度的能力，但该方法频率无法与流动频率协调改变，变工况性能无法得到保障；其三，通过在分离点附近上下壁面开启狭缝射流出口进行射流，吹除分离区，该方法效果较为明显，但须考虑射流外部能量；其四，合成射流，合成射流激励源为等离子体或者压电应变片，与传统的吸/吹气流控制相比，合成射流具有无需额外气源、无需移动部件的独特优势，但是射流产生的能量受限，收益也比较有限。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对于现有的技术问题，本发明提出一种进气道结构及其制作方法，用于解决现有控制流动分离方式机构复杂、能量消耗等问题。

(二)技术方案

本发明提供一种进气道结构，该进气道结构为S弯形或蛇形，进气道结构内壁的全部区域或局部区域为多孔隙结构，该多孔隙结构可实现对进气道结构内壁气流的吸入与喷出。

可选地，进气道结构内壁不同区域单位面积内孔隙的个数相同或不同。

可选地，进气道结构内壁弯角处两侧区域单位面积内孔隙的个数不同。

可选地，多孔隙结构中孔隙的形状为圆、椭圆或多边形。

可选地，多孔隙结构为单层或者多层。

可选地，进气道结构内壁不同区域的孔隙的厚度相同或者不同。

本发明另一方面提供一种进气道结构的制作方法，包括：

S1，对S弯形或蛇形进气道结构内部气体流动进行模拟，获得S弯形或蛇形进气道结构内部旋涡流动的形成条件和触发该旋涡流动的空间位置；S2，根据旋涡流动的形成条件、触发该旋涡流动的空间位置及进气道几何结构，计算S弯形或蛇形进气道结构内壁需设计的孔隙的面积、形状、厚度、层数及单位面积内孔隙的个数；S3，根据孔隙的面积、形状、厚度、层数及单位面积内孔隙的个数，对S弯形或蛇形进气道结构内壁加工，使S弯形或蛇形进气道结构内壁形成多孔隙结构。

可选地，进气道结构内壁不同区域加工的单位面积内孔隙的个数相同或不同。