[发明专利]一种根部串联多段叶型的大弯折角压气机静子叶片

说明书

本发明公开了一种根部串联多段叶型的大弯折角压气机静子叶片，包括轮毂端壁、机匣端壁和静子叶片，其中静子叶片由曲率连续的机匣侧串联小叶片展向光滑地连接静子叶片主体与机匣端壁及曲率连续的轮毂侧串联小叶片展向光滑地连接静子叶片主体与轮毂端壁构成，机匣侧串联小叶片和轮毂侧串联小叶片可具有不一样的叶型几何。在不同来流工况，来自静子叶片根部串联小叶片间隙的自压差射流均能有效作用于静子叶片端区的低能流体，携带其向下游发展，重构端区流场，抑制大弯角下由于低能流体团在静叶端区堆积造成的三维角区分离/失速的产生，改善静叶通道流通能力，拓宽压气机静子的有效工作工况范围，提升其在不同工况下的性能。

技术领域

本发明涉及抑制压气机静叶三维角区分离的压气机静子叶片设计方案，尤其涉及一种根部串联多段叶型的大弯折角压气机静子叶片，属于叶轮机械技术领域的被动流动控制技术。

背景技术

压气机是航空燃气涡轮发动机的核心组成部件，由多级转子和静子顺序交错排列组成，其功用是提高气体压升。

在压气机内部的流动中，大的逆压梯度所造成的叶片及端壁角区二次流是一种固有且复杂的流动现象，因此产生的损失是压气机内部流动的主要损失源；三维角区分离/失速造成的流动拥堵使得压气机性能急剧下降，对压气机的压比、效率、裕度等性能有着至关重要的影响。

经过几十年的研究，众多科研工作者们已经对压气机三维角区流动机理有了较深的认识，但是由于其流动结构的复杂性，以及实验测量、数值模拟的局限性、可靠性，目前还未能很好地根据已有机理研究结果实现压气机三维角区分离流动的准确预测及可靠控制；对压气机三维角区分离流动机理、流动预测以及流动控制的研究，始终是高性能压气机设计所关注的重点问题。

目前，针对压气机静子叶片三维角区分离与失速的流动控制技术，从是否额外引入能量，主要可以分为主动控制技术和被动控制技术两大类：主动控制技术主要有等离子体激励，附面层吹吸技术、合成射流等；被动控制技术主要有旋涡发生器、翼刀、端壁造型等；主动控制技术适应范围广，收益明显，但需要额外引入能量，不易于工程实现；现有的传统被动控制技术，不具有自适应性，有效工作的工况范围往往有限，未能解决工程上下一代高负荷压气机角区分离的问题。

发明内容

(一)待解决的技术问题

本发明的目的在于，提出一种根部具有串联布置多段叶型的大弯折角压气机静子叶片，在不同来流工况下，通过串联的多段叶型间的间隙在压差作用下产生自适应射流，作用于静子叶片端区的低能流体，携带其向下游发展，抑制由于低能流体团在静子叶片端区堆积造成的三维角区分离/失速的产生，改善流通能力，拓宽压气机静子叶片的有效工作工况范围，提升压气机静子叶片在不同工况下的性能。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种根部串联多段叶型的大弯折角压气机静子叶片，包括轮毂端壁、机匣端壁和静子叶片，所述静子叶片在轮毂端壁及机匣端壁间环列布置；所述静子叶片具有不低于43°的弯折角；所述静子叶片由静子叶片主体、机匣侧串联小叶片和轮毂侧串联小叶片构成；所述静子叶片主体在与机匣端壁连接侧布置有机匣侧串联小叶片一、机匣侧串联小叶片二和机匣侧串联小叶片三；所述静子叶片主体在与轮毂机匣端壁连接侧布置有轮毂侧串联小叶片一、轮毂侧串联小叶片二和轮毂侧串联小叶片三。

其中，所述机匣侧串联小叶片一、机匣侧串联小叶片二、机匣侧串联小叶片三均采用曲率连续的翼型设计；所述轮毂侧串联小叶片一、轮毂侧串联小叶片二、轮毂侧串联小叶片三均采用曲率连续的翼型设计。

其中，所述机匣侧串联小叶片一、机匣侧串联小叶片二、机匣侧串联小叶片三具有相同的展向高度且不超过机匣端壁与轮毂端壁距离的20％；所述轮毂侧串联小叶片一、轮毂侧串联小叶片二、轮毂侧串联小叶片三具有相同的展向高度且不超过机匣端壁与轮毂端壁距离的20％；所述机匣侧串联小叶片与所述轮毂侧串联小叶片可具有相同或不同的展向高度。