[发明专利]一种降低离心压气机气动噪声的反置下翼面叶片前缘开缝构型

说明书

本发明公开了一种离心压气机反置下翼面的叶片前缘开缝构型。本发明对离心压气机叶片前缘开缝构型进行优化，该开缝叶片的横截面为翼型，其中上翼面叶片为长叶片，安装方式为正置，下翼面叶片为短叶片，安装方式为反置。具有的主要参数包括上翼面叶片的翼型和弦长，下翼面叶片的翼型和弦长，上、下翼面叶片之间的夹角。下翼面叶片反置时，对于下翼面叶片的翼型，其来流迎角从正置时的负迎角变为反置时的正迎角，在正迎角条件下，翼型叶片在吸力侧前缘的流动分离现象较小，相比于正置下翼面叶片构型，整个离心压气机内部流场的流动湍流度得到抑制。因此，本发明可以提高离心压气机的运行效率同时降低离心压气机的气动噪声。

技术领域

本发明属于风机设备领域，涉及离心压气机，具体涉及一种降低离心压气机气动噪声的反置下翼面叶片前缘开缝结构。

背景技术

离心压气机作为工业生产中的重要动力源之一，同时也是重要的气动噪声源之一。为了改善离心压气机的气动噪声问题，研究机构和工业界提出了多种降噪措施，例如：扭曲叶片造型、非均匀叶片分布设计、锯齿形尾缘设计以及叶片开缝构型等。

在航空工业中，前缘缝翼的设计方法可以延缓翼型上的流动分离、推迟失速，从而得到较高的升力。对于翼型叶片的离心压气机，借鉴前缘缝翼设计方法的叶片的开缝设计是将原始叶片断开成前后两个长短不一的叶片，并将短叶片向长叶片吸力面偏转形成上下错开的两个叶片，从而在上、下叶片的缝隙处形成静压较高、径向流速较快的气流，有助于抑制上叶片吸力面边界层的分离现象，并对压气机的气动性能和气动噪声产生有益影响。

现有的离心压气机叶片开缝构型包括前缘开缝和尾缘开缝两种。研究表明，尾缘开缝在压气机流量较大时能够有效提升压气机性能，但是流量较小时不能。在适当的设计范围内，前缘开缝构型可以在抑制叶片流动分离的同时增加全压增，从而提高压气机的全压效率，同时由于对流动分离的抑制，使得压气机的气动噪声降低。

目前，翼型叶片离心压气机叶片前缘开缝构型的设计参数主要有下翼面叶片长度、安装角度以及开缝大小等。虽然下翼面叶片的存在可以抑制上翼面叶片负迎角条件下吸力面的流动分离，但是下翼面叶片前缘自身的流动分离仍然无法被抑制，而该现象会导致压气机效率的降低以及气动噪声的增大。因此，翼型叶片离心压气机叶片前缘开缝设计需要一种能够进一步降低下翼面叶片前缘流动分离现象的叶片构型，从而减少整体流场中的流动掺混，达到提升压气机效率、降低气动噪声的目的。

发明内容

本发明提供一种离心压气机叶片前缘开缝的构型设计，该构型可以降低开缝叶片中下翼面叶片前缘的流动分离现象，从而达到提升压气机效率以及降低压气机气动噪声的效果。

本发明采用以下技术方案：

一种降低离心压气机气动噪声的反置下翼面叶片前缘开缝构型，其特征在于包括下翼面叶片和上翼面叶片两段叶片，所述下翼面叶片为翼型叶片，所述上翼面叶片为翼型叶片，所述下翼面叶片的安装方式为反置，所述上翼面叶片的安装方式为正置，所述下翼面叶片的旋转半径小，所述上翼面叶片的旋转半径大，在所述下翼面叶片的压力侧与所述上翼面叶片的吸力侧具有缝隙。具体构型如图1所示。

在上述反置下翼面叶片前缘开缝构型中，所述下翼面叶片的剖面几何形状为翼型，所述上翼面叶片的剖面几何形状为翼型。

在上述反置下翼面叶片前缘开缝构型中，所述下翼面叶片的进口直径为D₁，所述上翼面叶片的出口直径为D₂。

在上述反置下翼面叶片前缘开缝构型中，所述下翼面叶片的弦长为c₁，所述上翼面叶片的弦长为c₂，下翼面叶片的弦长c₁约为上翼面叶片的弦长c₂的30%~50%。