本发明涉及的是一种压气机，具体地说是压气机叶栅。
背景技术：
以氦为工质的闭式布雷顿循环，其在经济性、热源选择的多样性以及环境保护等方面具有明显优势，在核能应用、深空探测、高超声速飞行、水下无人潜器以及太阳能发电等领域有着广阔的应用前景，是未来热电转换主推的动力循环方式之一。但是由于氦气的热物性特征(大比热、高音速、大等熵指数等)，使其很难被压缩。基于一般空气压气机经验设计的氦气压气机需要很多级才能获得不高的压比并且压缩效率较低。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供减少氦气轮机的级数、提高此种闭式布雷顿循环的功率密度，使其具有更好的在核能应用、高超声速飞行、水下潜器动力、太阳能发电等领域应用能力的一种带自抽吸作用的高负荷氦气压气机叶栅结构。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种带自抽吸作用的高负荷氦气压气机叶栅结构，其特征是：包括压气机叶栅，所述压气机叶栅为扩缩型叶栅，叶栅的进口到弦长的70％-80％范围内扩张，弦长的后20％-30％到叶栅出口收缩，压气机的收缩结构位于叶栅弦长的后20％-30％范围内，气流在收缩通道内加速从而产生自抽吸效果进而抑制边界层的进一步发展。
本发明的优势在于：本发明在氦气压气机叶尖切线速度不变的情况下，通过增加轴向速度以及采用较大的负预旋实现增加负荷的目的。同时本发明利用本设计方法所特有的流道形式所产生的流道自抽吸作用控制压气机吸力面边界层的发展，防止吸力面分离的发生，使得该种压气机在超高负荷的情况下具有良好的经济性和稳定性。
附图说明
图1为常规压气机速度三角形；
图2为高负荷氦气压气机速度三角形；
图3为常规压气机流道形式；
图4为紧凑型高负荷压气机流道形式；
图5为紧凑型高负荷压气机动叶静压沿弦长分布；
图6为相对流量与总压比的关系；
图7为相对流量与绝热效率的关系。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-7，压气机叶栅结构是扩缩型叶栅，即叶栅的进口到弦长的70％-80％范围内扩张而弦长的后20％-30％到叶栅出口收缩(f3>f2>f1)，应用于高负荷氦气压气机；压气机通过增加负预旋来提高扭转速度从而提高压气机对工质的加工量；压气机的收缩结构一般位于叶栅弦长的后20％-30％范围内，气流在收缩通道内加速从而产生自抽吸效果进而抑制边界层的进一步发展，达到提高压气机效率和稳定性的目的。
从叶轮机械的欧拉基本方程可知压气机对空气的加功量可以写为：
l＝uδwu
在转速不变即叶尖切线速度不变的情况下，那么为了增加叶轮机械的加功量、减少氦气压气机的级数，就要增加δwu。本发明通过适当提高轴向速度以及采用较大的负预旋来达到增加δwu的目的。由于扭速的增加使得气流具有大转角的特点。这样对于传统压气机来说必然使得吸力面附面层迅速发展导致分离使稳定性变差，但是本发明恰恰利用了压气机大转角产生的自抽吸作用很好的控制了附面层的发展使得压气机具有良好的经济性和稳定性。
本发明所采用的技术方案是：在转速不变即叶尖切线速度不变的情况下，那么为了增加叶轮机械的加功量、减少氦气压气机的级数，就要增加δwu。本发明通过适当提高轴向速度以及采用较大的负预旋来达到增加δwu的目的。
结合图3图4，本发明采用经过高负荷设计后的扩压膨胀型流道的膨胀段对扩压段的自抽吸作用来控制吸力面边界层的发展，从而抑制吸力面的分离达到维持压气机稳定运行的目的。
结合图5，可以更加清楚的说明在高负荷压气机的尾缘附近虽然加功量在增加，但是压气机的静压并没有提高而是转变为动能使得对扩压段的流体形成抽吸。
结合图6图7，可知紧凑型高负荷亚音速轴流压气机的压力特性线与常规压气机有很大不同，这种特性线在大流量的情况下具有较高的压比而在小流量的情况下具有较低的压比，这就大大的改善了发动机的变工况性能，使得此种压气机就有较好的稳定性。