[发明专利]一种叶片结构、压气机及压气机控制方法

说明书

本发明提供了一种叶片结构、具有该叶片结构的压气机及控制该压气机的控制方法，该叶片结构包括叶片和与所述叶片相对转动的壁面，所述叶片所具有的叶顶与所述壁面之间具有第一间隙；所述叶片具有迎风的第一前缘，以及与所述第一前缘相对的第一后缘；所述叶顶设置有用于控制所述叶顶泄露流的多个导流装置，各个所述导流装置沿所述叶片的第一前缘至所述叶片的第一后缘方向分布，当所述导流装置处在第一工作状态，至少一部分所述导流装置与所述壁面之间具有小于所述第一间隙的第二间隙。

技术领域

本发明涉及叶轮机械技术领域，尤其涉及一种叶片结构、压气机及压气机控制方法。

背景技术

在叶轮机械领域内,尤其针对具有一定增压功能的风扇/压气机等部件，通过转子和静子的配合对流过的流体(气体或者液体)做功，提高流体的压比；静子和转子均包括叶片。一般情况下，为避免剐蹭，在叶片的叶顶与机匣壁面会留有一定的间隙，为叶尖间隙。工作时，由于转子叶片旋转对流体做功，在叶片两侧的压力高低不同，在这部分压力差的驱动下，流体会流过叶尖间隙，这部分流动称为叶尖泄露流。研究表明，叶尖泄露流动对叶轮机的效率以及稳定工作范围均有影响。一方面，叶尖泄露流与主流流向不同，所以会与主流流动掺混，从而产生一定的叶轮机效率损失；另一方面，大量研究表明，当叶轮机在小流量点工作时，能够产生更高的压比，但是也伴随更强的泄露流动。当泄露流靠近转子前缘额线时，大部分情况会诱发叶轮机失稳，此时叶轮机不能继续稳定工作，甚至可能带来重大安全事故。公开号为CN107061363A，名称为一种用于抑制压气机叶尖泄漏流的叶顶结构形式的中国发明专利申请通过在叶片的叶顶开槽来抑制叶尖流动，但存在不能自适应的技术问题，即开好的沟槽只能在特定的工况下有效工作，一旦偏离预设工况，将无法起到作用。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明提供了一种叶片结构、压气机及压气机控制方法。

根据本发明的一个方面，一种叶片结构，包括叶片和与所述叶片相对转动的壁面，所述叶片所具有的叶顶与所述壁面之间具有第一间隙；

所述叶片具有迎风的第一前缘，以及与所述第一前缘相对的第一后缘；

所述叶顶设置有用于控制所述叶顶泄露流的多个导流装置，各个所述导流装置沿所述叶片的第一前缘至所述叶片的第一后缘方向分布，

当所述导流装置处在第一工作状态，至少一部分所述导流装置与所述壁面之间具有小于所述第一间隙的第二间隙。

根据本发明的至少一个实施方式，当所述导流装置处在第二工作状态，所述导流装置绕所述导流装置的中心点偏转第一角度，相邻两个所述导流装置之间具有引导叶顶泄露流的第三间隙。

根据本发明的至少一个实施方式，所述导流装置包括绕自身中心点旋转的微导叶，每个所述微导叶具有第二前缘和与所述第二前缘相对的第二后缘，每个所述微导叶的第二前缘或第二后缘旋转一周形成圆形的迹线，相邻的两条所述迹线在所述叶顶的正投影相切，

每个所述迹线在所述叶顶的正投影分别与所述叶片的相应的压力侧和相应的吸力侧相切。

根据本发明的至少一个实施方式，所述导流装置还包括驱动所述微导叶动作的控制装置，所述控制装置包括传动支杆和驱动装置，所述驱动装置通过所述传动支杆控制所述微导叶旋转或升降。

根据本发明的至少一个实施方式，沿所述叶片的第一前缘至所述叶片的第一后缘方向分布多个压力传感器，每个所述压力传感器靠近所述叶片的叶顶。

根据本发明的至少一个实施方式，所述微导叶具有给定刚度，所述微导叶的材料的硬度小于所述壁面的材料的硬度。

一种压气机，包括前述任一项所述的叶片结构。

一种压气机控制方法，用于前述所述的压气机，包括：

获取所述叶片的叶顶位置的压力分布，根据压力分布控制所述微导叶升降或旋转。