用于涡轮机的静子叶片及合成射流的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型一般地关于涡轮机，并且更具体地针对用于增加涡轮机(诸如压缩机） 的操作范围的合成射流。
【背景技术】
[0002] 涡轮机，诸如离心式气体压缩机和燃气涡轮发动机通常使用静子叶片使穿过涡轮 机的气体(诸如空气）导向。静子叶片通常经机械致动以修正气体的流向。
[0003] 气体的流向也可在未机械致动并旋转静子叶片的情况下修正。B.Smith的美国专 利No. 7, 967, 258公开了一种用于使用合成脉动器在表面上主动操纵流体流动的系统和 方法。合成脉动器产生可操作用来操纵邻近合成脉动器的主要流体流动的脉冲射流。合成 脉动器包括位于周围压力室内的合成射流致动器，其中合成射流致动器可操作用来产生振 荡流。合成射流的振荡流产生可操作用来操纵主要流体流动的脉冲射流。然后，这些合成 脉动器可经主动操纵用来控制管道中的（ducted)流体流动的流动特性，影响在流体流动内 的流动场涡流的起点和轨道，并且减少在主要流体流动中的流动分离。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型提供了一种用于涡轮机的静子叶片及合成射流，旨在解决由发明者发 现的或在本领域中已知的问题中的一个或多个。
[0005] 本实用新型针对提供一种用于增加涡轮机(诸如压缩机）的操作范围的合成射流。 在一个实施例中，公开了一种用于涡轮机的合成射流。涡轮机包括具有流体流界面表面的 流体流界面结构。合成射流包括圆盘、后部腔和射流腔。圆盘包括圆柱形圆盘和涂层。圆 柱形圆盘包括圆柱形状和从40. 8毫米到41. 2毫米的直径。涂层位于圆柱形圆盘的每一侧 上。涂层为压电式陶瓷材料。后部腔位于流体流界面结构中。射流腔位于流体流界面结构 中，并且具有在圆盘的谐振频率的百分之二十以内的亥姆霍兹频率。射流腔包括前部腔、腔 通道和射流通道。前部腔邻接后部腔。前部腔通过圆盘与后部腔分离。腔通道从前部腔朝 向流体流界面表面延伸。射流通道从流体流界面表面延伸到腔通道。射流通道与前部腔流 动连通。
[0006] 所述圆盘的所述谐振频率为从1150赫兹到1250赫兹。
[0007] 所述射流腔的所述亥姆霍兹频率在所述谐振频率的200赫兹以内，在所述圆柱形 圆盘的每一侧上的所述涂层包括从28. 0毫米到28. 4毫米的第二直径和从0. 1778毫米到 0. 2032毫米的厚度
[0008] 在另一个实施例中，公开了一种用于涡轮机的静子叶片。静子叶片包括翼面和位 于翼面内的合成射流。翼面包括前缘、后缘和在前缘与后缘之间延伸的流体流界面表面。合 成射流包括后部腔和射流腔。射流腔包括邻接后部腔的前部腔和从流体流界面表面朝向前 部腔延伸的射流通道。射流通道与前部腔流动连通。合成射流也包括位于后部腔与前部腔 之间的圆盘。圆盘包括具有圆柱形状的圆柱形圆盘和在圆柱形圆盘的每一侧上的涂层。涂 层为压电式陶瓷材料。
[0009] 所述射流腔经配置具有在所述圆盘的谐振频率的200赫兹以内的亥姆霍兹频率。
[0010] 所述圆盘的所述谐振频率为从1150赫兹到1250赫兹。
[0011] 所述流体流界面表面在所述翼面的压力侧上。
[0012] 所述射流通道位于邻近所述后缘，并且经配置垂直于所述流体流界面表面注射流 体。
[0013] 所述射流腔包括从4. 11cm3到4. 47cm3的静态体积。
[0014] 所述翼面包括：
[0015] 包括所述前缘、所述后缘和所述射流腔的第一主体部分；以及
[0016] 包括所述流体流界面表面的一部分和所述后部腔的第二主体部分，所述第二主体 部分附连到所述第一主体部分，从而将所述圆盘固定在所述后部腔与所述前部腔之间。
[0017] 本实用新型的技术方案减少了流动分离或防止了流动分离发生，并且能够增大涡 轮机的操作范围。
【附图说明】
[0018] 图1为示例性合成射流的剖视图。
[0019] 图2为用于图1的合成射流的圆盘的俯视图。
[0020] 图3为图2的圆盘的侧视图。
[0021] 图4为包括图1的合成射流的翼面组件的分解图。
[0022] 图5为图4的翼面组件的剖视图。
[0023] 图6为包括图1的合成射流可选实施例的涡轮机低稠度翼面板的俯视图。
[0024] 图7为图6的低稠度翼面板的分解图。
[0025] 图8为图6的低稠度翼面板的剖视图。
[0026] 图9为尚心式气体压缩机。
【具体实施方式】
[0027] 在此公开的系统和方法包括一种设置在涡轮机的流体流界面结构(诸如翼面）内 的合成射流，其中涡轮机的流体流界面结构传送转子和流体之间的能量。在实施例中，合成 射流包括后部腔和射流腔，其中圆盘设置在射流腔中。射流腔包括经配置将次级气流引导 到主要气流内的射流通道。当合成射流经配置垂直于流体流界面表面注射次级气流时，合 成射流可用于使主要气流的流动转向。当合成射流经配置相对于流体流界面表面以切线方 向注射次级气流时，合成射流可用于减少或防止沿着流体流界面表面的流动分离。
[0028] 图1为示例性合成射流10的剖视图。如图1所示，合成射流10位于流体流界面 结构50 (诸如涡轮机的扩散器壁、翼面等）内。涡轮机可以为离心式气体压缩机、燃气涡轮 发动机等。一般地，流体流界面结构50包括流体流界面表面55,诸如扩散表面、翼面的压力 侧表面或翼面的吸入侧表面。流体流界面表面55可经配置改变和修正流体流(诸如气体流 体流）的方向。
[0029] 合成射流10包括腔30和圆盘20。在所示的实施例中，腔30位于邻近流体流界面 表面55的流体流界面结构50中。在其他实施例中，腔30位于流体流界面结构50的邻接 壁或部分内。一般地，腔30的尺寸设定为适合圆盘20,并且