[发明专利]一种跨音速轴流压气机前置的逆角向倾斜缝机匣处理方法

说明书

本发明公开了一种跨音速轴流压气机前置的逆角向倾斜缝机匣处理方法。在压气机机匣上设置若干条与轴向夹角为负30度、径向倾斜角为45度的缝，并沿周向均匀布设形成前置的逆角向倾斜缝机匣处理结构；逆角向倾斜缝的轴向范围从叶顶前缘起覆盖50％叶顶弦长；缝的开口面为矩形，缝的前端点连线与叶尖前缘点连线对齐，即缝的叠合量为100％。逆角向倾斜缝机匣处理形成的喷射流在径向范围内的影响较大，降低了叶顶区域的轮缘功载荷，提升气流在叶顶区域的流通能力，扩稳效果好。前置的逆角向倾斜缝内的回流区中心与主流距离较远，缝内流动与主流干涉小；逆角向倾斜缝能获得较大的稳定裕度改进量，同时前置的逆角向倾斜缝的峰值效率损失减小。

技术领域

本发明涉及叶轮机械技术领域，具体地说，涉及一种跨音速轴流压气机前置的逆角向倾斜缝机匣处理方法。

背景技术

随着现代航空发动机的性能逐渐提升，压气机的级负荷越来越高，使得压气机的稳定性降低，极易进入失速或喘振等不稳定工况，因此如何拓宽压气机的稳定工作范围是航空发动机中亟待解决的问题。当压气机失速发生在转子叶顶区域时，机匣处理往往可扩大压气机的稳定工作范围。机匣处理具有结构简单，易于实施，有较强的扩稳能力和抗进口畸变能力的特点，使其在工程上得到了广泛的应用。机匣处理的结构形式主要有三种类型:槽式、缝式和自循环式。缝式机匣处理由于结构简单扩稳效果明显而得到最广泛的应用。国内外学者主要针对轴向缝、角向缝、逆角向缝和折线缝开展了大量研究。逆角向倾斜缝在众多缝式机匣处理中具有扩稳能力强的优势，但是之前针对缝式机匣处理的研究主要集中在轴向倾斜缝、角向缝和折线缝，针对逆角向倾斜缝的研究较少；尤其是在跨音速轴流压气机上的研究几近没有。因此本发明在NASA Rotor 35上进行非定常数值模拟，提出一种能拓宽跨音速轴流压气机转子同时对效率影响较小的前置的逆角向倾斜缝机匣处理结构。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种跨音速轴流压气机前置的逆角向倾斜缝机匣处理方法；该方法使逆角向倾斜缝机匣处理的开口面方向与叶片的安装角方向相反，同时缝体沿径向倾斜一定角度，形成逆角向倾斜缝，在此基础上，将逆角向倾斜缝轴向前移，形成前置的逆角向倾斜缝机匣处理；逆角向倾斜缝能获得较大的稳定裕度改进量，同时前置的逆角向倾斜缝的峰值效率损失减小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种跨音速轴流压气机前置的逆角向倾斜缝机匣处理方法，其特征在于包括以下步骤:

步骤一、在压气机机匣上设置若干条与轴向夹角为负30度、径向倾斜角为正45度的缝，并沿周向均匀布设形成逆角向倾斜缝机匣处理结构，逆角向倾斜缝机匣处理结构的轴向长度覆盖50％叶顶轴向弦长；

步骤二、将逆角向倾斜缝机匣处理结构的开口面沿轴向向上游平移18mm使之形成前置的逆角向倾斜缝机匣处理结构；定义逆角向倾斜缝机匣处理结构开口面沿叶片安装角的相反方向偏转角度为负，缝体在径向上沿转子旋转方向倾斜角度为正；叠合量的定义为缝的后端点与叶顶前缘的轴向距离与缝的轴向覆盖长度之比；缝的开口面为矩形，缝的前端点连线与叶尖前缘点连线对齐，即缝的叠合量为100％。

前置的逆角向倾斜缝缝的前端点位于距离叶顶前缘上游70％缝轴向长度处、后端点位于前缘后30％缝轴向长度处，即缝的叠合量为30％。

缝的缝宽与缝片宽为3/2；缝的深度为20％的叶顶弦长。

有益效果

本发明提出的一种跨音速轴流压气机前置的逆角向倾斜缝机匣处理方法；该方法使逆角向倾斜缝机匣处理的开口面方向与叶片的安装角方向相反，同时缝体沿径向倾斜一定角度，形成逆角向倾斜缝，在此基础上，将逆角向倾斜缝轴向前移，形成前置的逆角向倾斜缝机匣处理；逆角向倾斜缝能获得较大的稳定裕度改进量，同时前置的逆角向倾斜缝的峰值效率损失减小。