[发明专利]基于凹槽射流的流动控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于凹槽射流的流动控制方法及装置，在叶片顶部且距叶片边缘预设距离的叶弦位置开贯通凹槽，以形成开槽射流，其中，方法包括以下步骤：根据叶片厚度得到基于二次函数的第一控制方程曲线；根据凹槽的宽度和叶片厚度得到基于二次函数的第二控制方程曲线；根据第一控制方程曲线和第二控制方程曲线分别控制凹槽的两边型线，以控制凹槽的宽度从叶片正面到叶片背面逐渐减小，使得开槽射流与主泄漏涡形成近直角冲击，减弱泄漏涡。该方法可以在保证叶片能量特性的同时，显著衰弱叶顶间隙泄漏涡，从而优化了流道内流动形态，并且开槽结构简单，易实现，可以更好的保证采用叶片的各类叶轮的高效稳定运行。

技术领域

本发明涉及叶轮叶片技术领域，特别涉及一种基于凹槽射流的流动控制方法及装置。

背景技术

能源是人类生存和发展的根本，如何利用和转换能源成为人类关注的热点问题之一。叶轮叶片作为能源的核心转换设备，其性能优劣对能量转换效率具有关键性影响。其中，叶顶间隙是叶片顶部与壳体内壁之间的间隙，其尺寸通常较小，但其引起的泄漏流动和旋涡运动等现象对叶轮内部流动形态具有重要影响，并进而影响叶轮的运行效率和稳定性。

目前，针对叶顶间隙流动的机理已经展开了较为深入的研究，但对于叶轮内叶顶间隙流动控制的方法还很少见。为优化叶轮内流动形态，降低间隙泄漏涡对其性能的影响，迫切需要流动控制的新方法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于凹槽射流的流动控制方法，可以更好的保证采用叶片的各类叶轮的高效稳定运行。

本发明的另一个目的在于提出一种基于凹槽射流的流动控制装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于凹槽射流的流动控制方法，在叶片顶部且距叶片边缘预设距离的叶弦位置开贯通凹槽，以形成开槽射流，其中，所述方法包括以下步骤：根据叶片厚度得到基于二次函数的第一控制方程曲线；根据所述凹槽的宽度和所述叶片厚度得到基于二次函数的第二控制方程曲线；根据所述第一控制方程曲线和所述第二控制方程曲线分别控制所述凹槽的两边型线，以控制所述凹槽的宽度从叶片正面到叶片背面逐渐减小，使得所述开槽射流与主泄漏涡形成近直角冲击，减弱泄漏涡。

本发明实施例的基于凹槽射流的流动控制方法，可以根据第一控制方程曲线和第二控制方程曲线分别控制凹槽的两边型线，以控制凹槽的宽度从叶片正面到叶片背面逐渐减小，使得开槽射流与主泄漏涡形成近直角冲击，在保证叶片能量特性的同时，显著衰弱了叶顶间隙泄漏涡，从而优化了流道内流动形态，更好的保证采用叶片的各类叶轮的高效稳定运行。

另外，根据本发明上述实施例的基于凹槽射流的流动控制方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第一控制方程曲线为

其中，t₃为所述第一曲线对应的所述叶片的厚度，b为二次函数系数，z为笛卡尔坐标系中z轴方向坐标。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第二控制方程曲线为：

其中，t₄为所述第二曲线所对应的所述叶片的厚度,w为凹槽宽度。

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：调整所述凹槽的深度，以根据所述二次函数系数、所述凹槽的宽度、所述凹槽的深度、所述旋转角度保证所述开槽射流与所述主泄漏涡的作用效果。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述凹槽的深度为所取叶顶间隙值的20％-50％，且所述预设距离的叶弦位置为距叶片前缘10％-30％叶弦的位置。