[实用新型]压气机周向槽中等离子体流动控制系统

说明书

本实用新型涉及一种压气机周向槽中等离子体流动控制系统，本实用新型在压气机动叶机匣处应用周向槽机匣处理，并且在周向槽内引入等离子体对槽内流质进行诱导作用，改善了前缘溢出流动现象并且达到延缓叶顶泄漏涡向前缘的发展的目的，进而改善叶顶前缘和后缘两个低速气流团堵塞情况。

技术领域

本实用新型专利是一种涉及航空发动机轴流压气机流场的流动控制技术，具体说是一种压气机周向槽中等离子体流动控制系统。

背景技术

航空发动机压气机在非设计工作状态时，叶顶泄漏涡破碎以及泄漏流前缘溢出会引发旋转失速，不但会降低发动机效率，限制发动机性能，还会引起发动机喘振或发动机熄火，更甚会导致发动机机械结构的损坏。目前比较通用的防止旋转失速的措施有附面层吹气、抽吸附面层和机匣处理的方法。前两种方法针对叶片进行改造，其难度高、加工精度要求高、维护成本高且工作量大，而机匣处理则属于对叶片外围包裹的机匣进行加工处理，相对来说难度较小、成本较低，效果较好。目前的机匣处理形式有蜂窝结构形式、周向槽的形式、叶片弦向槽形式、带有气室的径向孔式、轴向斜槽式等。周向槽机匣处理对于提高压气机失速裕度和稳定压气机流场的效能太过依赖于周向槽位置的选取，希望通过引入等离子体诱导作用，使周向槽在不理想位置和理想位置的扩稳效能都有所提高。

等离子体是除去固态、液态、气态外的第四种状态，由离子、电子和中性粒子构成。通过设计的特定电场或磁场作用，等离子体可以被控制，诸如被捕捉、移动和加速等。目前等离子体广泛应用于电视、电脑芯片等多种领域。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述缺陷，本实用新型在压气机动叶机匣处应用周向槽机匣处理，并且在周向槽内引入等离子体对槽内流质进行诱导作用，改善了前缘溢出流动现象，并且达到延缓叶顶泄漏涡向前缘的发展的目的，进而改善叶顶前缘和后缘两个低速气流团堵塞情况。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

压气机周向槽中等离子体流动控制方法，其特征在于，在压气机动叶机匣处采用周向槽机匣处理，并且在周向槽内引入等离子体对槽内流质进行流动控制，改善前缘溢出流动现象。

首先，在压气机动叶上方机匣上开设周向凹槽；将电极正极安置于周向槽流向方向后壁面上方的机匣内部，并不与槽内流质直接接触，电介质放置于周向槽流向方向后壁面后方，位于机匣内部；电极负极放置于电介质流向方向的后方，其径向位置小于电极正极；给电极施加外加电压，形成电场以形成二维非均匀的等离子体。

选取一个动叶叶片及其周围流场进行周期边界计算模型建立，电场强度变化为：

|E|＝E₀-k₁x-k₂y

其中，E表示电场强度，k₁、k₂为待定系数，x，y分别表示流场内轴向和径向坐标；

E₀是两电极水平距离最小处电场强度

施加在流体上的力写成时间平均形式：

F_Tave＝σf_effΔt

其中σ是电压频率，是作用在粒子上的有效作用力，Δt是等离子体形成时间，也就是力的作用时间。该力将在N-S方程中作为体积力而应用于动量方程中。

外加电压频率，外加电压，电荷密度，击穿场强，放电时间都已给定，且通过调节外加电压来改变电场强度，进而增加等离子体效能。

所述周向凹槽设置在动叶耶梢25％弦长处。

所述周向凹槽宽6％弦长，深6.7％弦长。

通过涡轮发电机转直流电后将直流电正负极分别接在电极的正负极上，从而给电极施加外加电压。