[发明专利]一种离心压气机径向扩压器局部自循环流动控制结构

说明书

本发明公开了一种离心压气机径向扩压器局部自循环流动控制结构，通过设置于径向扩压器叶片通道内靠近机匣或轮毂处的管状气流自循环通道结构实现对扩压器内部气流的控制。由于在扩压器叶片通道中，气流的压强随着流向逐渐升高，因而在扩压器叶片通道中引入一个额外的通道可以将扩压器叶片通道下游压力较高的气体引向压力较低的扩压器叶片通道入口位置。扩压器叶片通道前后的静压差是该自循环结构能够运行的基本保障。该自循环流动控制结构能够改变扩压器入口的攻角，减小近失速点时机匣附近的进口气流角，从而使气流能更贴合扩压器叶片的流动，减弱吸力面附近的分离，拓宽整体的裕度，结构简单、易于加工，特别适用于中小型航空发动机离心压气机。

技术领域

本发明属于中小型航空发动机/燃气轮机压气机技术领域，涉及一种径向扩压器的流动控制结构，具体涉及一种控制离心压气机径向扩压器流动局部自循环流动控制结构。这种控制结构通过设置于径向扩压器叶片通道内靠近机匣或轮毂处的管状气流自循环通道实现对扩压器进口流动的控制。该流动控制结构能够改变扩压器入口的攻角，使气流能更贴合扩压器叶片的流动，减弱吸力面的分离，拓宽离心压气机稳定工作裕度，同时具有结构简单、易于加工等特征，特别适用于中小型航空发动机离心压气机。

背景技术

离心压气机由于具有单级压比高、工作范围广、结构简单紧凑、零部件少、可靠性高等优点在小型燃气轮机及中小型航空发动机中得到了广泛的应用。现代高性能航空发动机对高推/功重比的需求使得压气机的压比不断提高，然而高压比使得离心叶轮出口气流很不均匀，再加上扩压器入口与离心叶轮出口之间距离很小，两者之间存在强烈的非定常相互作用，同时高压比使得径向扩压器进口马赫数增加，甚至出现超音，进一步恶化叶轮与扩压器之间的匹配，降低离心压气机的效率和工作范围，导致紧凑高效的扩压器的设计非常具有挑战性。

为了增大离心压气机的工作范围，设计者们针对离心叶轮发展了多种流动控制方法，但在公开的文献中关于扩压器的流动控制方法却很少，因此，亟需发展新的离心压气机扩压器流动控制方法。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和不足，为补充和发展离心叶轮流动控制技术，本发明提供了一种离心压气机径向扩压器局部自循环流动控制结构，通过设置于径向扩压器叶片通道内靠近机匣或轮毂处的管状气流自循环通道结构实现对扩压器内部气流的控制。由于在扩压器叶片通道中，气流的压强随着流向是逐渐升高的，因而在扩压器叶片通道中引入一个额外的通道可以将扩压器叶片通道下游压力较高的气体引向压力较低的扩压器叶片通道入口位置。扩压器叶片通道前后的静压差是保证该自循环结构能够运行的基本保障。该自循环流动控制结构能够改变扩压器入口的攻角，减小近失速点时机匣附近的进口气流角，从而使气流能更贴合扩压器叶片的流动，减弱吸力面附近的分离，拓宽整体的裕度，结构相对简单、易于加工，特别适用于中小型航空发动机离心压气机。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种离心压气机径向扩压器局部自循环流动控制结构，包括离心叶轮、径向扩压器，所述径向扩压器包括机匣壁面、轮毂壁面以及设置在所述机匣壁面和轮毂壁面之间并沿周向均匀分布的多个扩压器叶片，相邻两所述扩压器叶片之间的空间形成为扩压器叶片通道，其特征在于，

所述径向扩压器的机匣壁面和/或轮毂壁面上沿周向开设若干管状气流自循环通道，每一所述扩压器叶片通道至少对应开设一所述管状气流自循环通道，每一所述管状气流自循环通道的一端延伸至其对应的扩压器叶片通道的下游位置并形成为吸气口、另一端延伸至其对应的扩压器叶片通道的上游位置并形成为喷气口。