[发明专利]抑制压气机静子角区分离的等离子体组合激励布局方法

说明书

技术领域

本发明涉及是一种抑制压气机静子角区分离的等离子体组合激励布局方法，以及具有该组合激励布局的轴流压气机，属于叶轮机械技术领域的主动流动控制技术。

背景技术

流动分离是导致压气机性能降低的主要因素，尤其是在叶片吸力面和端壁之间形成的角区分离，是压气机内部普遍存在的一种流动分离现象，一方面限制压气机负荷能力的提高，另一方面导致压气机效率和失速裕度的下降，是压气机内流动损失和流动堵塞的主要来源，严重时甚至引起失速和喘振。因此，如何抑制角区分离，是压气机设计制造中的一个关键问题。

目前控制角区分离与失速的流动控制技术主要可以分为主动控制和被动控制两种思路。叶片三维造型、处理机匣、根部开槽等被动控制技术可以在特定的工作条件下抑制角区分离，但随着压气机工作状态的变化，这些方法很难适应不同的工作条件。而附面层吹吸技术等主动流动控制技术虽然能够很好的抑制角区分离，但其气路系统设计复杂，并且带来一定的气体损失等缺点成为制约其发展的一个主要障碍。

等离子体气动激励是一种新兴的主动流动控制技术，其构造如图1所示。具有响应迅速、作用频带宽、无需移动机械部件、便于实时控制、功率消耗低等优点，成为了一种很有前景的主动流动控制技术。目前通过等离子体气动激励控制压气机角区分离的方法有叶片吸力面激励、端壁横向激励和端壁周向激励等不同方法，吸力面激励可以抑制吸力面边界层分离，减小其对角区分离的贡献；端壁横向激励可以阻碍壁面潜流从而抑制低能流体在角区掺混；端壁周向激励可以抑制端壁边界层分离。但是这些布局方法都存在一定局限性，对高负荷静子叶片的角区分离流动改善有限。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明人进行了研究，并提出了根据本发明的技术方案，该技术方案实现了降低压气机静子叶栅角区分离损失的效果，从而提供了一种更有效的抑制角区分离的等离子体气动布局方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种轴流压气机，其特征在于包括：

在轴流压气机静子叶栅通道端壁和叶片吸力面上铺设等离子气动激励器，

其中所述等离子体气动激励器包括位于所述静子叶栅通道端壁前缘的电极，且该电极的延伸方向与额线平行，

在所述叶片吸力面上铺设的等离子气动激励器包括位于叶片吸力面的前缘的电极，且该电极沿叶片展向铺设。

根据本发明的另一个方面，提供了利用上述等离子体气动激励器电极的一种控制压气机静子叶栅角区分离的方法，其特征在于包括：

在轴流压气机的静子叶栅通道端壁和叶片吸力面同时施加等离子体气动激励，对角区分离进行控制。

本发明提供的等离子体组合激励布局方法，相比现有技术的在压气机静子叶栅吸力面激励,端壁横向激励和端壁周向激励的布局方法，能够同时控制叶栅通道端壁边界层和叶片吸力面边界层的发展，改善边界层内的流动状况。有效阻止吸力面边界层和端壁边界层内低能流体在角区发生聚集及尾迹掺混，从而明显抑制了角区分离，使角区损失减小，实现提高压气机性能和稳定性的目的。此外还可以根据实际流动情况选择不同的组合方式进行激励，取得更经济的收益效果。当然，组合激励相比其他单一端壁或吸力面的布局激励方式，实施相对复杂一些。

附图说明

图1为现有技术的一种等离子体激励器电极的构造示意图。

图2为根据本发明的一个实施例的等离子体激励器电极的布局示意图，该电极在压气机静子叶栅端壁和叶片吸力面都为最大长度。

图3为根据本发明的另一个实施例的等离子体激励器电极的布局示意图，该电极在压气机静子叶栅端壁上为分段长度，在吸力面为最大长度。

图4为根据本发明的又一个实施例的等离子体激励器电极的布局示意图，该电极在压气机静子叶栅端壁上为最大长度，在吸力面为分段长度的布局示意图。

图5为根据本发明的又一个实施例的等离子体激励器电极的布局示意图，该电极在压气机静子叶栅端壁和叶片吸力面都为分段长度的布局示意图。

图6为根据本发明的又一个实施例的等离子体激励器电极在压气机静子叶栅不同流向位置处的最大长度组合布局示意图。

图7为根据本发明的又一个实施例的等离子体激励器电极的布局示意图，该电极在压气机静子叶栅不同流向位置处的分段长度组合布局示意图。

图8为等离子体激励器的数学模型示意图。

图9为本发明的实施例中采用组合激励的方案与无激励方案及现有技术的激励方案的周向平均总压损失系数对比。