[发明专利]应用于流动控制的高性能非线性对称仿生离心叶轮

说明书

本发明公开应用于流动控制的高性能非线性对称仿生离心叶轮，包括叶轮主体、若干设置于叶轮主体的轮毂上的仿生高性能叶片，叶轮主体外侧设有有叶扩压器，叶轮主体和有叶扩压器外罩设有蜗壳，仿生高性能叶片为仿海鸥翼型，仿生高性能叶片的内腔设有支撑组件，仿生高性能叶片的两端分别为叶片前缘和叶片尾缘；吸力面上设有抑制回流襟翼，抑制回流襟翼沿吸力面上下偏转；压力面上设有格尼襟翼组件，格尼襟翼组件包括第一格尼襟翼和第二格尼襟翼。本发明能够对工质产生更大的推动力和压缩能力，同时推迟附面层分离，在保证等熵功的前提下，提高流动稳定性和流动效率，提高单级压比和稳定工作区范围。

技术领域

本发明涉及流体机械领域，特别是涉及应用于流动控制的高性能非线性对称仿生离心叶轮。

背景技术

离心叶轮因其制作工艺简单、增压比高、结构简单、轴向尺寸小、稳定工作范围广等特点，得到广泛应用。二维离心叶轮应用于惰性气体循环泵等装置时，内部工质不仅要求性质稳定，还要求有良好的换热能力，流动损失小等，并且要较为容易压缩膨胀。进行热功转换，闭式系统中一般使用氦气作为压缩工质，但是氦气较难压缩，因此使用惰性混合工质，而惰性混合工质，使得流动更容易发生分离，减小叶轮和泵装置的稳定工作范围，从而降低了叶轮的压缩工质能力。

现如今离心叶轮的气动效率普遍不高，高速旋转状态下，叶轮内部流动极易不稳定，流动分离等现象频繁发生，易引发喘振等非正常工况。优良的离心叶片的气动外形构造，是提升装置压缩气体能力的前提和保证。对气体的流动效率和平稳程度至关重要，且高速运行下的叶轮结构的强度及安全性有待检验。离心叶轮正朝着微型、轻量化和高速化发展，现阶段需要攻克的难题是，在保证叶轮做功的基础上，减少气动故障发生，抑制附面层分离并提高流动效率，提供有效而稳定的工作范围，最终提高叶轮压缩工质的压比。同时保证蜗壳出风均匀，减少离心叶轮的出口处涡流现象的发生，严重影响风机的效率。为此，提出一种应用于流动控制的高性能非线性对称仿生离心叶轮。

发明内容

本发明的目的是提供应用于流动控制的高性能非线性对称仿生离心叶轮，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供应用于流动控制的高性能非线性对称仿生离心叶轮，包括叶轮主体、若干设置于所述叶轮主体的轮毂上的仿生高性能叶片，所述叶轮主体外侧设有有叶扩压器，所述叶轮主体和所述有叶扩压器外罩设有蜗壳，所述仿生高性能叶片为仿海鸥翼型，所述仿生高性能叶片的顶部端面为吸力面，所述仿生高性能叶片的底部端面为压力面，所述仿生高性能叶片的内腔设有支撑组件，所述支撑组件用于提高内部的结构强度，所述仿生高性能叶片的两端分别为叶片前缘和叶片尾缘；所述吸力面上设有抑制回流襟翼，所述抑制回流襟翼沿所述吸力面上下偏转；所述压力面上靠近所述叶片尾缘的一端设有格尼襟翼组件，所述格尼襟翼组件包括相邻设置的第一格尼襟翼和第二格尼襟翼，所述第一格尼襟翼和所述第二格尼襟翼用于抑制附面层分离。

优选的，所述仿生高性能叶片包括叶片外壳，所述叶片外壳为所述仿海鸥翼型，所述叶片外壳的顶部端面为所述吸力面，所述叶片外壳的底部端面为所述压力面，所述叶片外壳的内部中空，所述叶片外壳的内腔设有所述支撑组件；所述叶片前缘和所述叶片尾缘分别设于所述叶片外壳的两端；所述抑制回流襟翼设置在所述叶片外壳的所述吸力面上，并且所述抑制回流襟翼沿所述叶片外壳的所述吸力面上下偏转；所述第一格尼襟翼和所述第二格尼襟翼固接在所述压力面上靠近所述叶片尾缘的一端。

优选的，所述第一格尼襟翼为波浪型格尼襟翼，所述第二格尼襟翼为直线型格尼襟翼，所述第二格尼襟翼与所述第一格尼襟翼固接在所述压力面上，所述第二格尼襟翼位于所述第一格尼襟翼靠近所述叶片尾缘的一端。

优选的，所述抑制回流襟翼设置在所述吸力面从所述叶片前缘开始的65％弦长处。

优选的，所述支撑组件包括若干支撑梁，所述支撑梁包括固接在所述叶片外壳内腔顶部的第一横梁、固接在所述叶片外壳内腔底部的第二横梁、固接在所述第一横梁和所述第二横梁之间的竖梁。