[实用新型]一种带有鼓包和凹缝结构的跨声速压气机平面叶栅叶片

说明书

本实用新型提供一种带有鼓包和凹缝结构的跨声速压气机平面叶栅叶片，包括平面叶栅栅板、叶片、鼓包和凹缝，所述叶片通过设置在所述平面叶栅栅板上的叶型凹槽与所述平面叶栅栅板固定连接，所述鼓包和所述凹缝设置在所述叶片上。本实用新型通过添加鼓包和凹缝结构可对激波和分离进行控制来减弱强激波和分离引起的流动损失，进而提升压气机性能。

技术领域

本实用新型涉及叶轮机械技术领域，具体而言，尤其涉及一种带有鼓包和凹缝结构的跨声速压气机平面叶栅叶片。

背景技术

平面叶栅的研究在压气机设计和研究中占据了极为重要的地位。随着压气机负荷提高，跨声速压气机得到了大力发展和应用。压气机内部流动逐渐由亚声速转变为跨声速的过程中会出现较强的激波，强激波不仅会导致逆压梯度和激波损失增加，还会诱导附面层的分离使分离损失增加。因此，控制激波及其相关损失对于跨声速压气机性能的提升十分必要。

对于跨声速压气机来说，任何用于减弱激波强度、改善波系结构和降低分离损失的方法都可能改善其性能。目前已有的流动控制方法包括附面层抽吸、等离子激励、合成射流和叶顶喷气等主动控制方法，也包括激波控制鼓包、叶型优化、掠叶片设计、空腔与多孔介质表面、机匣处理和涡流发生器等被动控制方法。主动控制方法虽然可以很好的控制激波及分离流动损失，但需要添加额外的装置和能量源，这不仅需要消耗额外的能量，而且会导致设计难度增加。而被动控制的方法在大对数情况下则会导致较大幅度的叶型改变，如空腔与多孔介质表面，使工作量增加。添加激波控制鼓包可以有效的降低激波损失，但对流动分离的改善效果没有那么明显。鼓包和凹缝这种结构可在控制激波的同时降低流动分离，并且保证了叶片质量基本不变。

实用新型内容

根据上述提出的主动控制方法虽然可以很好的控制激波及分离流动损失，但需要添加额外的装置和能量源，这不仅需要消耗额外的能量，而且会导致设计难度增加；而被动控制的方法在大对数情况下则会导致较大幅度的叶型改变，如空腔与多孔介质表面，使工作量增加；添加激波控制鼓包可以有效的降低激波损失，但对流动分离的改善效果没有那么明显的技术问题，而提供一种带有鼓包和凹缝结构的跨声速压气机平面叶栅叶片。本实用新型主要通过调整鼓包和凹缝的造型方式及布置位置得到带有鼓包和凹缝的平面叶栅结构，从而实现激波强度减弱、分离损失减弱和叶栅扩压能力的提高。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种带有鼓包和凹缝结构的跨声速压气机平面叶栅叶片，包括平面叶栅栅板、叶片、鼓包和凹缝，所述叶片通过设置在所述平面叶栅栅板上的叶型凹槽与所述平面叶栅栅板固定连接，所述鼓包和所述凹缝设置在所述叶片上。

进一步地，所述鼓包的造型公式采用CST参数化、多项式插值函数、B样条曲线、三次C-Cardinal样条曲线或p-nary细分曲线造型方式；

所述凹缝的造型公式采用CST参数化、多项式插值函数、B样条曲线、三次C-Cardinal样条曲线或p-nary细分曲线造型方式；

所述凹缝的造型所涉及到的参数包括所述凹缝的深度H2和长度L2，分别与所述鼓包的高度H1和长度L1相对应。

进一步地，所述凹缝的深度H2和长度L2分别与所述鼓包的高度H1和长度L1相对应是指在涉及的公式中，当鼓包的高度为m，则凹缝深度也为m，方向相反，m0；鼓包的长度为n，则凹缝长度也为n，方向相同，n0。

进一步地，所述CST参数化的形状函数S(x)的表达式满足如下公式：

式中，为Bernstein多项式，i为的指数，n为的阶数；为组合数；b_i是引进的权重因子，i＝0,1,…,n；X＝x/b，b为叶片弦长，x为X轴坐标；

所述多项式插值函数y满足如下公式：