专利名称：一种在转静干涉条件下的大折转角叶型分离流动控制方法
技术领域：
本发明涉及一种压气机分离流动控制方法。
背景技术：
压气机通流部分由很多叶片组成，除进口导叶1和出口导叶4外，每级均包含动叶 片2和静叶片3，见图1。运行时动叶片2对气体做功，提高总压并使静压有所提升，静叶片 3的作用则是将动叶片2所作的一部分功转化为静压的提高，气体压力逐级升高。转静干涉 是由于动叶片2和静叶片3之间的相互转动而产生的非定常流动现象。压气机出口 12的压 力与压气机进口 ll的压力之比称为压比。为了增加单级压比，可以提高扭速，即相应增大 动叶片2或静叶片3的气流转折角。当动叶片2的气流折转角e超过一定范围时，吸力面 33将发生严重的分离流动，见图2，此时，动叶片2的单级压比下降，效率下降，如果分离区 A进一步扩大，会导致压气机进入不稳定区。如果采用低反动度，则静叶片3将具有很大的 几何转折角9 ，造成静叶片3的吸力面发生严重的气流分离，使压气机不能工作。其中反动 度是指动叶栅的静参数实际功和理论功之比，它反映了总加入功在动叶栅中转变为压力能 的大小。因此，为了得到更高的单级压比，控制叶栅(动叶片或静叶片)流动分离是很重要 的。目前，非定常控制是控制附面层分离的一种方法，非定常控制首先要产生非定常激励， 在通常研究和应用中都是通过控制片或扰动丝等外部物体的振动产生非定常激励的，在抑 制旋涡产生时需要连接外置触发器才能产生非定常激励，其缺点是需要输入额外能量，结 构复杂导致压气机可靠性差等。
发明内容
本发明的目的是为解决现有压气机分离非定常控制方法是利用控制片或扰动丝 连接外置触发器才能产生非定常激励，需要输入额外能量，结构复杂导致压气机可靠性差 的问题，提供一种在转静干涉条件下的大折转角叶型分离流动控制方法。 本发明的方法是通过以下步骤实现的一、先在静叶片或动叶片的表面上开设数 个通孔，使压气机中的气流在叶片表面压力差的作用下从静叶片或动叶片的压力面一侧进 入通孔再从吸力面一侧喷出，形成通孔射流，在转静干涉条件下，静叶片或动叶片表面压力 的波动使通孔射流在流道中产生非定常激励；二、利用脉动压力传感器测量静叶片或动叶 片出口压力脉动，得出静叶片或动叶片上的吸力面的旋涡脱落频率；三、利用脉动压力传 感器测量静叶片或动叶片表面流动分离起始点处压力脉动，得出数个通孔射流总的射流频 率；四、当射流频率大于旋涡脱落频率时，应减少通孔的数量，以使射流频率与旋涡脱落频 率相等；当射流频率小于旋涡脱落频率时，应增加通孔的数量，以使射流频率与旋涡脱落频 率相等；当射流频率与旋涡脱落频率相等时，即可抑制旋涡产生，实现了控制压气机流动分 离。 本发明的优点本发明通过在静叶片表面开通孔，利用叶片两面的压力差产生通 孔射流，在转静干涉条件下，叶片表面压力波动使通孔射流在流道中产生非定常激励，不需要输入额外的能量，而且简化了非定常控制的结构，解决了由结构复杂带来的可靠性差的 问题。
图1是压气机结构主剖视图，图2是动叶片2或静叶片3上的气流折转角9超过 一定范围后造成气流分离的示意图，图3是通孔3-1沿静叶片3径向和轴向分布的静叶片 3立体图。
具体实施例方式
具体实施方式
一 结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式是通过以下步骤实 现的一、先在静叶片3或动叶片2的表面上开设数个通孔3-l，使压气机中的气流在叶片 表面压力差的作用下从静叶片3或动叶片2的压力面3-2 —侧进入通孔3-1再从吸力面33 一侧喷出，形成通孔射流，在转静干涉条件下，静叶片3或动叶片2表面压力的波动使通孔 射流在流道中产生非定常激励；二、利用脉动压力传感器测量静叶片3或动叶片2出口压力 脉动，得出静叶片3或动叶片2上的吸力面3-3的旋涡脱落频率F ;三、利用脉动压力传感器 测量静叶片3或动叶片2表面流动分离起始点E处压力脉动，得出数个通孔3-1射流总的 射流频率Fs ;四、当射流频率Fs大于旋涡脱落频率F时，应减少通孔3-1的数量，以使射流 频率Fs与旋涡脱落频率F相等；当射流频率Fs小于旋涡脱落频率F时，应增加通孔3-1的 数量，以使射流频率Fs与旋涡脱落频率F相等；当射流频率Fs与旋涡脱落频率F相等时， 即可抑制旋涡产生，实现了控制压气机流动分离。脉动压力传感器采用AK-1型应变式脉动 压力传感器。本发明在静叶片3上设置的通孔3-1与常规没有孔的静叶片相比较，通孔叶 片与常规叶片体积减小，意味着压气机质量的减轻。同时通孔的受力面积减小，意味着受到 的流体非定常流动诱发的应力减小，延长了静叶片的寿命。
具体实施方式
二 结合图3说明本实施方式，本实施方式的步骤一中的通孔3-l位 于静叶片3或动叶片2表面流动分离起始位置E的前面。这样设计可以有效的抑制吸力面 分离产生。其它步骤与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图3说明本实施方式，本实施方式的步骤一中的数个通孔 3-1沿静叶片3或动叶片2径向和轴向分别设置。这样设计可以在全叶高范围内抑制吸力 面分离产生。其它步骤与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的步骤一中的每个 通孔3-1的直径小于3mm。这样设计是为了保证射流流量不超过主流流量的5% 。其它步 骤与具体实施方式
一相同。
权利要求
一种在转静干涉条件下的大折转角叶型分离流动控制方法，其特征在于所述方法通过以下步骤实现一、先在静叶片(3)或动叶片(2)的表面上开设数个通孔(3-1)，使压气机中的气流在叶片表面压力差的作用下从静叶片(3)或动叶片(2)的压力面(3-2)一侧进入通孔(3-1)再从吸力面(3-3)一侧喷出，形成通孔射流，在转静干涉条件下，静叶片(3)或动叶片(2)表面压力的波动使通孔射流在流道中产生非定常激励；二、利用脉动压力传感器测量静叶片(3)或动叶片(2)出口压力脉动，得出静叶片(3)或动叶片(2)上的吸力面(3-3)的旋涡脱落频率(F)；三、利用脉动压力传感器测量静叶片(3)或动叶片(2)表面流动分离起始点(E)处压力脉动，得出数个通孔(3-1)射流总的射流频率(Fs)；四、当射流频率(Fs)大于旋涡脱落频率(F)时，应减少通孔(3-1)的数量，以使射流频率(Fs)与旋涡脱落频率(F)相等；当射流频率(Fs)小于旋涡脱落频率(F)时，应增加通孔(3-1)的数量，以使射流频率(Fs)与旋涡脱落频率(F)相等；当射流频率(Fs)与旋涡脱落频率(F)相等时，即可抑制旋涡产生，实现了控制压气机流动分离。
2. 根据权利要求1所述的一种在转静干涉条件下的大折转角叶型分离流动控制方法，其特征在于所述步骤一中的通孔(3-1)位于静叶片(3)或动叶片(2)表面流动分离起始位置(E)的前面。
3. 根据权利要求2所述的一种在转静干涉条件下的大折转角叶型分离流动控制方法，其特征在于所述步骤一中的数个通孔(3-1)沿静叶片(3)或动叶片(2)径向和轴向分别设置。
4. 根据权利要求3所述的一种在转静干涉条件下的大折转角叶型分离流动控制方法，其特征在于所述步骤一中的每个通孔(3-1)的直径小于3mm。
全文摘要
一种在转静干涉条件下的大折转角叶型分离流动控制方法，它涉及一种压气机流动分离的控制方法。本发明为解决现有压气机分离非定常控制方法需要输入额外能量，结构复杂导致压气机可靠性差的问题。方法一、在静叶片的表面上开设数个通孔，形成通孔射流；二、利用脉动压力传感器测量静叶片出口压力脉动，得出静叶片上的吸力面的旋涡脱落频率；三、利用脉动压力传感器测量静叶片表面流动分离起始点处压力脉动，得出数个通孔射流总的射流频率；四、当射流频率＞旋涡脱落频率时，应减少通孔的数量；当射流频率＜旋涡脱落频率时，应增加通孔的数量；当射流频率＝旋涡脱落频率时，即可抑制旋涡产生。本发明用于压气机固有的非定常性抑制叶型分离流动。
文档编号F04D27/00GK101713415SQ20091031096
公开日2010年5月26日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者杜鑫, 林伟春, 王松涛, 羌晓青 申请人:哈尔滨工业大学