[发明专利]一种抑制压气机叶尖泄漏流的叶顶结构形式

说明书

技术领域

本发明属于压气机气体动力学领域，具体涉及一种抑制压气机叶尖泄漏流的叶顶结构形式，该叶顶结构用于抑制压气机叶尖泄漏流，降低叶尖泄漏流造成的损失，提高压气机的效率、压比和稳定工作裕度。

背景技术

在压气机气体动力学领域，国内外关于通过改变压气机叶片顶部结构形式来控制叶尖泄漏流的研究相对较少。目前，主要集中表现在两方面，一是改变压气机叶片和机匣间的轴向间隙，具体的有在压气机转子机匣上开设台阶式凹槽以及叶尖轴向渐缩或渐扩；二是改变压气机叶片顶部的周向间隙，具体的措施有叶片顶部加肋条和小翼以及叶片顶部开槽和叶尖圆角。

上述压气机控制叶尖泄漏流的方式在实际中均会产生积极或消极的作用，若叶顶几何设计不恰当，有的会降低压气机压比、效率和稳定工作范围，有的会增强叶片通道的堵塞效应，甚至会加强叶尖的泄漏流。有的几何设计虽能改善压气机某方面的性能，但对于压气机其他方面的性能没有明显的提升作用，甚至会使其性能恶化，造成的结果是压气机整体性能的降低。

为了解决上述问题，本发明提出了一种抑制压气机叶尖泄漏流的叶顶结构形式，实现对压气机叶尖泄漏流的抑制，并且能减小叶尖泄漏流造成的损失及堵塞，使得压气机的压比、效率及稳定工作裕度得到很大提高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：提供一种抑制压气机叶尖泄漏流的叶顶结构形式，该叶顶结构可以抑制压气机的叶尖泄漏流，降低叶尖泄漏流造成的损失和堵塞，提高压气机的效率、压比和稳定工作裕度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

发明了一种抑制压气机叶尖泄漏流的叶顶结构形式，如图1所示，叶片顶部加工成贯通叶片通道区域和叶片顶部间隙区域的槽道形式，槽道入口位于叶片压力面侧，槽道出口位于叶片吸力面侧。

进一步，叶顶连通槽道的设计类似于在叶片顶部压力面和吸力面各加装一个肋条结构，该肋条沿叶顶型线延伸扩展。槽道入口和来流方向尽可能保持一致，方便流体的流入槽道内部。同时，肋条的前部和尾部均做光滑处理。

进一步，当叶片弦长为C时，叶顶压力面侧肋条从10％C位置处延伸至叶片尾缘，吸力面侧肋条从叶片前缘延伸至距叶片尾缘85％C位置处。

进一步，叶顶肋条高度H为1％C～5％C，肋条宽度W为1％C～2％C。

本发明通过实验验证，可以很好地改善压气机叶片的叶尖泄漏流，降低泄漏流带来的损失及堵塞，提高压气机的压比、效率和稳定工作范围。

和传统叶顶结构相比较，本发明在叶片顶部加工了一个沿流向的连通槽道，该槽道入口与来流方向一致，可以避免更多的流动损失。这种结构设计不仅能有效减少泄漏流及其带来的损失和堵塞，更重要的是，进入叶顶间隙内的该部分流体还可以作功，提高压气机的做功效率，对压气机的整体性能提升具有更为重大的意义。

附图说明

图1是本发明的叶顶结构示意图。

图中1-叶顶槽道，2-吸力面肋条，3-叶片吸力面型线,4-压力面肋条，5-叶片压力面型线，C-叶片弦长,W-肋条宽度。

图2是本发明叶顶结构前缘和尾缘的体视示意图。

图中H-肋条高度。

具体实施措施

一种抑制压气机叶尖泄漏流的叶顶结构形式，如图1、2所示，叶片顶部设计加工成贯通于叶片通道区域和叶片顶部间隙区域的槽道形式，槽道入口位于叶片压力面侧，槽道出口位于叶片吸力面侧。该连通槽道类似于在叶顶平面压力面和吸力面各加装一个肋条，来流可以流入流出叶顶间隙内部。

本发明中，叶顶肋条高度H为1％C～5％C，肋条宽度W为1％C～2％C，叶顶压力面侧肋条从10％C位置处延伸至叶片尾缘，吸力面侧肋条从叶片前缘延伸至距叶片尾缘85％C位置处。叶顶平面两侧的肋条前部和尾部内表面均采用光滑过渡。

采用实验进行验证，本发明可以减少压气机叶片的叶尖泄漏流，降低泄漏流带来的损失及通道堵塞，提高压气机的压比、效率和稳定工作裕度。