[发明专利]前掠大小叶片跨音叶轮及轴流压气机及斜流压气机

说明书

技术领域

本发明涉及一种前掠大小叶片跨音叶轮机，尤其涉及一种前掠大小叶片跨音叶轮及压气机。

背景技术

压气机是叶轮机械的一个分类，叶片式压气机一般用于给气体增压。带有一排叶片的旋转的叶轮和后面的一排静止的叶轮称为压气机的一级，当需要给气体增压较高时，通常采用多级压气机的方式，对于其中的某一级而言，按气体的流动形式可分为轴流式、离心式和斜流式压气机。轴流式压气机气体的流动方式是轴向进气、轴向排气；离心式压气机气体的流动方式是轴向进气，径向排气；斜流式压气机是轴流与离心压气机的折衷，轴向进气，与轴向有一定角度排气。

如图1所示，现有技术中的压气机是采用大小相同的叶片沿圆周方向均匀分布，叶片与叶片之间形成的通道是相同的。为了提高轴流压气机的增压能力，需要增加转子叶轮的转速，提高转速导致压气机进口处气流相对叶片的流速超音，从而产生激波，激波的存在可以起到增压的作用，但太强的激波会导致叶面边界层分离造成压气机效率下降。

因此，现有技术中主要通过加大气流通过叶片排后的转角来增加压气机增压能力。

上述至少存在以下缺点：相邻叶片之间形成的槽道扩张程度大，容易使叶片吸力面的后部发生分离，使压气机效率下降。增加叶片数虽然能消除或抑制叶片吸力面后部分离，但增加叶片会使比面积的减小，从而导致压气机流通能力的下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能有效抑制叶片吸力面的后部分离，又不影响压气机流通能力的前掠大小叶片跨音叶轮及轴流压气机及斜流压气机。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的前掠大小叶片跨音叶轮，包括多个大叶片，相邻两个所述大叶片之间设有小叶片，所述小叶片的前缘位于所述大叶片的前缘的后部。

本发明的轴流压气机，该轴流压气机的动轮为上述的前掠大小叶片跨音叶轮。

本发明的斜流压气机，该斜流压气机的动轮为上述的前掠大小叶片跨音叶轮。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的前掠大小叶片跨音叶轮及轴流压气机及斜流压气机，由于前掠大小叶片跨音叶轮上相邻两个所述大叶片之间设有小叶片，所述小叶片的前缘位于所述大叶片的前缘的后部。既能有效抑制叶片吸力面的后部分离，又不影响压气机流通能力。

附图说明

图1为现有技术中前掠大小叶片跨音叶轮叶片间气流状态示意图；

图2为本发明的前掠大小叶片跨音叶轮叶片间气流状态示意图；

图3为本发明的前掠大小叶片跨音叶轮的结构示意图；

图4为本发明的前掠大小叶片跨音叶轮的大、小叶片布置示意图；

图5为本发明的轴流压气机的结构示意图；

图6为本发明的斜流压气机的结构示意图；

图7为本发明的压气机与现有技术中的压气机的性能对比示意图。

具体实施方式

本发明的前掠大小叶片跨音叶轮，其较佳的具体实施方式如图2、图3所示，前掠大小叶片跨音叶轮上设有多个大叶片1，相邻两个大叶片1之间设有小叶片2，小叶片2的前缘位于大叶片1的前缘的后部。小叶片2的后缘可以与大叶片1的后缘平齐，也可以略超前或落后与大叶片1的后缘。

这样相当于使前掠大小叶片跨音叶轮后部的叶片数增加一倍而前部的叶片数不变，可以在控制叶片后部吸力面分离的同时不减小前部的流通截面积。小叶片2对大叶片1吸力面后部因扩压引起的分离有抑制作用。从图2看出，加入小叶片后，大叶片吸力面后部原来存在的分离消失。

如图4所示，小叶片2的弦长与大叶片1的弦长的比为0.3～0.85，即比值0.3＜Cs/C＜0.85，可以是0.3、0.4、0.5、0.65、0.85等。

在叶片的不同叶高处，比值Cs/C可以不同，可以根据压气机设计要求，经过气动设计软件进行优化确定。

小叶片2的前缘的尖部可以比根部向前突出，也可以比中部向前突出，也可以是尖部和根部都向前突出的形式。

使叶片尖部的前缘点比根部或比中部向前伸出的结构特点称为前掠技术，前掠技术可以使前缘附近的激波更斜，相当于减弱了激波强度，且可以降低叶片尖部前缘附近的负荷，减小泄漏流及抑制当地边界层分离。

大叶片的前缘也可以采用前掠方式，而且可以与使小叶片的前缘分别采用不同的前掠方式，多一些控制参数，使压气机设计更为灵活，可以设计出性能更好的压气机。

本发明的轴流压气机，其较佳的具体实施方式如图5所示，该轴流压气机的动轮4为上述的前掠大小叶片跨音叶轮，安装于轴流压气机的机匣3内。