[发明专利]一种用于轴流压气机的组合式机匣处理结构

说明书

本发明公开了一种用于轴流压气机的组合式机匣处理结构，包括压气机动叶片和相应的机匣处理结构，在所述压气机动叶顶部对应的机匣壁面开设两条周向槽，分别位于叶尖前缘的上游及下游，在周向槽的上方，叠加有沿周向中心对称的若干圆弧形处理缝，前缘上游周向槽前端与处理缝前端搭接并圆滑过渡，前缘下游周向槽后端与处理缝后端搭接并圆滑过渡。本发明通过将周向槽和轴向缝合理地结合，使得叶尖主流流体更为顺畅地流入、流出处理槽，提升扩稳能力，降低流动损失。

技术领域

本发明属于叶轮机械领域，具体涉及一种用于轴流压气机的组合式机匣处理结构。

背景技术

燃气轮机压气机间隙区域的流动过程非常复杂，间隙流造成的损失在动叶和压气机级的总能量损失中占很大的比重。而压气机性能对叶尖间隙有着较高的敏感性，在运行过程中间隙的增大通常会导致压气机性能的衰退。在实际服役过程中，叶尖间隙可能发生暂时或永久性的增大，从而影响燃气轮机运行的经济性和稳定性。

端壁处理技术是一项较早研究和成功运用的压气机间隙流动控制方法，能够有效拓宽压气机稳定裕度。通常来说，周向槽类机匣处理对压气机效率的不利影响小于轴向缝类机匣处理，但是扩稳能力较弱，这是由于周向槽内空间较小，无法形成能量较强的射流导致的。若借鉴轴向缝类机匣处理的设计特点，以增强压气机周向槽的射流强度，可以在保持效率损失尽可能小的情况下增强扩稳能力的效果。

发明内容

本发明的目的在于基于压气机后面级转子叶尖前缘位置及叶尖间隙大小，提供了一种用于轴流压气机的组合式机匣处理结构，通过将周向槽和轴向缝合理地结合，使得叶尖主流流体更为顺畅地流入、流出处理槽，提升扩稳能力，降低流动损失。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种用于轴流压气机的组合式机匣处理结构，包括压气机动叶片和相应的机匣处理结构，在所述压气机动叶顶部对应的机匣壁面开设两条周向槽，分别位于叶尖前缘的上游及下游，在周向槽的上方，叠加有沿周向中心对称的若干圆弧形处理缝，前缘上游周向槽前端与处理缝前端搭接并圆滑过渡，前缘下游周向槽后端与处理缝后端搭接并圆滑过渡。

本发明进一步的改进在于，所述上下游两条周向槽的宽度均为5％-10％轴向弦长，上游周向槽的后端距转子叶尖前缘约4％-8％轴向弦长，下游周向槽的前端距转子叶尖前缘为4％-8％轴向弦长，两条周向槽的深度g均为4％-8％轴向弦长，周向槽宽度d为4％-8％轴向弦长，下游周向槽与转子上端壁在子午面内的夹角为α₁，上游周向槽与上端壁的夹角为α₂。

本发明进一步的改进在于，所述周向槽上方的轴向缝，在子午面内进行轴向缝轮廓的设计，以90％～98％叶高范围内的前缘点作为圆心O₁，作半径为r₁的圆弧，该圆弧左侧端点记为A，右侧与机匣上方相距为g的平行线即周向槽上界交点记为B，记为圆弧

本发明进一步的改进在于，圆弧与周向槽上界的夹角为β₁，β₁与α₁相等，取值范围为30°～60°，相应的，该圆弧的半径r₁的取值范围为：(τ+h)/cos30°≤r₁≤(τ+h)/cos60°，其中τ为转子叶尖间隙的大小，h为圆心O₁与叶尖的距离。

本发明进一步的改进在于，圆弧的左侧端点A与圆心O₁的连线与周向槽上界交于D点，AD与径向方向的夹角为θ，θ的取值范围为0°～30°。

本发明进一步的改进在于，以连线AD的中点为圆心O₂，以AD为直径，作圆弧与周向槽上界相较于C点，记为圆弧