專利名稱：同時開有蜂窩孔和軸向斜槽的非軸對稱組合處理機匣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高航空發(fā)動機用壓氣機的穩(wěn)定裕度的裝置，尤其是指一種能明 顯提高壓氣機穩(wěn)定裕度而又具有較高絕熱效率的同時開有蜂窩孔和軸向斜槽的非軸 對稱組合處理機匣。
背景技術(shù)：
壓氣機大量運用在航空發(fā)動機和工業(yè)生產(chǎn)中。但是在壓氣機的設(shè)計發(fā)展過程中， 壓氣機的不穩(wěn)定流動，如旋轉(zhuǎn)失速、喘振等，極大地限制了壓氣機性能的進一步提升。 發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速時，存在一個或多個低能失速團沿壓氣機周向旋轉(zhuǎn)，壓氣機的性能會突 然下降，流量、壓比和效率均降至最低點，并且會對壓氣機葉片產(chǎn)生周期性的激振力， 甚至引起喘振的發(fā)生，危害極大。因此人們采取了很多方法來推遲壓氣機發(fā)生旋轉(zhuǎn)失 速等不穩(wěn)定現(xiàn)象，以擴大其穩(wěn)定工作裕度。
為了擴大壓氣機的穩(wěn)定裕度，國內(nèi)外工作者做了很多研究工作。處理機匣技術(shù) 的擴穩(wěn)效果被認(rèn)為非常明顯，且實用性很強，因而得到了比較廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi) 外很多先進航空發(fā)動機機所用的壓氣機均釆用了這項技術(shù)。傳統(tǒng)的處理機匣技術(shù)，存 在這樣的缺點在提高壓氣機的穩(wěn)定裕度的同時，不得不付出降低壓氣機的絕熱效率 的代價。這種代價通常為1% — 3。/。左右。在航空發(fā)動機上，壓氣機的絕熱效率的下 降意味著燃油消耗會更多。
如前所述，當(dāng)壓氣機發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速時，會產(chǎn)生一個或多個低能失速團沿周向旋 轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生沿周向變化和傳播的強烈氣流脈動。此時的壓氣機流場是典型的非軸對 稱流場。而傳統(tǒng)的處理機匣都是軸對稱分布的單一處理槽結(jié)構(gòu)，沒有考慮到壓氣機發(fā) 生旋轉(zhuǎn)失速時流場的嚴(yán)重非軸對稱性是其一大缺點。而壓氣機的這種非軸對稱特性反 映了一種比較強烈的非定常流動狀態(tài)。因此，如何從壓氣機流場的非軸對稱性出發(fā)，結(jié)合某些機匣的優(yōu)點，設(shè)計成能 發(fā)揮各自優(yōu)勢并且產(chǎn)生不同非定常激勵的組合機匣成為本發(fā)明所述工作的初衷。
發(fā)明 內(nèi) 容
針對上述傳統(tǒng)處理機匣技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明提供一種非軸對稱結(jié)構(gòu)的組合處
理機匣，其特征是該非軸對稱處理機匣包含一個以上開有軸向斜槽的處理區(qū)A和一 個以上開有蜂窩孔的處理區(qū)B，處理區(qū)A和B相間分布，且沿處理機匣的周向為非 軸對稱分布形式，處理區(qū)B中的蜂窩孔呈緊密排列。
圖1為軸對稱結(jié)構(gòu)的軸向斜槽處理機匣示意圖，它能大幅度的增加壓氣機的穩(wěn) 定裕度，但是給壓氣機帶來的效率損失也很大。圖2為軸對稱結(jié)構(gòu)的蜂窩處理機匣 示意圖，它對于壓氣機的效率損失比較少，但是對壓氣機的穩(wěn)定裕度的增加有限。
本發(fā)明所述非軸對稱組合處理機匣同時開有蜂窩孔和軸向斜槽，兼有軸對稱結(jié)構(gòu) 蜂窩處理機匣和軸對稱結(jié)構(gòu)軸向斜槽處理機匣二者的優(yōu)點，既能較大幅度的增加壓氣 機的穩(wěn)定裕度，又對壓氣機的絕熱效率有好處。
在本發(fā)明所述的非軸對稱組合處理機匣中，處理區(qū)A所對應(yīng)的扇形角之和"相 對于的處理區(qū)B所對應(yīng)的扇形角之和/ 的比值為《//5 = 1/5 ~ 5 。
本發(fā)明所述的非軸對稱組合處理機匣在壓氣機中的位置為在壓氣機轉(zhuǎn)子葉片尖 部的上方，并在軸向上相對葉片有相當(dāng)于轉(zhuǎn)子葉尖弦長50%的前伸量。該處理機匣
在設(shè)計過程中考慮到了壓氣機內(nèi)部流場的非定常性，特別針對軸流壓氣發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速 時的非軸對稱流場設(shè)計了開有非軸對稱分布的處理槽。
從處理機匣對壓氣機流場的非定常激勵頻率分析，可以看到本發(fā)明所述的非軸對 稱處理機匣對壓氣機流場的激勵頻率是多頻率的，而傳統(tǒng)的軸對稱結(jié)構(gòu)處理機匣對壓 氣機流場的激勵頻率為單一頻率。因此，本發(fā)明所述的非軸對稱處理機匣相對傳統(tǒng)軸 對稱結(jié)構(gòu)的處理機匣來說，具有不同的非定常作用機理。
這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)簹鈾C的葉尖流場產(chǎn)生明顯的非定常激勵作用，使得流場變得更 為有序，因而能取得與傳統(tǒng)處理機匣不同的效果，除了能顯著提高壓氣機的穩(wěn)定裕度之外，還具有比軸對稱軸向斜槽處理機匣更高的絕熱效率。


圖1為典型的具有軸對稱結(jié)構(gòu)的軸向斜槽處理機匣示意圖； 圖2為典型的具有軸對稱結(jié)構(gòu)的蜂窩處理機匣示意圖； 圖3為本發(fā)明所述的非軸對稱組合處理機匣的典型實施例的軸剖視圖；
具體實施例方式
為更清楚描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的非軸對稱組合處理機匣的典 型實施例進行說明。
圖3為本發(fā)明所述的非軸對稱組合處理機匣的典型實施例的軸剖視圖。此非軸 對稱組合處理機匣由兩個處理區(qū)A和兩個處理區(qū)B組成。處理區(qū)A內(nèi)開有如圖1所 示結(jié)構(gòu)的多個等間距分布的軸向斜槽1。處理區(qū)B內(nèi)開有如圖2所示結(jié)構(gòu)的多個蜂 窩孔2。
在處理區(qū)A中，多個等間距的軸向斜槽1能對壓氣機的葉尖區(qū)流場產(chǎn)生很強的 激勵作用，能使流場變得更有序；而在處理區(qū)B中，多個蜂窩孔2對壓氣機的葉尖 區(qū)流場的激勵作用很小，能對壓氣機的葉尖泄漏流產(chǎn)生緩沖。
在圖3中，兩個處理區(qū)A的周向長度一樣，其所對應(yīng)的扇形角A和A均為90 度。在兩個處理區(qū)A內(nèi)等間距地各開有9個軸向斜槽1 ，此處理槽的結(jié)構(gòu)形式如圖1 所示。在兩個處理區(qū)B內(nèi)開有多個緊密分布的蜂窩孔2，如圖2所示的蜂窩孔結(jié)構(gòu) 形式，其所對應(yīng)的扇形角A和A分別為118度和72度。這個實施例所述的處理區(qū) A和處理區(qū)B對應(yīng)的扇形角之和的比值為^ + a2)/(A + A) = 1 。
熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，可以想到兩種處理區(qū)A和B的個數(shù)可以不必為2個， 處理區(qū)A內(nèi)的軸向斜槽1的個數(shù)也可以不必為9個。更關(guān)鍵的是，處理區(qū)A所對應(yīng) 的扇形角之和"相對于的處理區(qū)B所對應(yīng)的扇形角之和-的比值可以為1/5到5之 間的任意值。
權(quán)利要求
1、一種同時開有蜂窩孔和軸向斜槽的非軸對稱結(jié)構(gòu)的組合處理機匣，其特征是該非軸對稱處理機匣包含一個以上開有軸向斜槽的處理區(qū)A和一個以上開有蜂窩孔的處理區(qū)B，處理區(qū)A和B相間分布，且沿處理機匣周向為非軸對稱分布形式，處理區(qū)A中的軸向斜槽為等間距排列。
2、 如權(quán)利要求1所述的非軸對稱組合處理機匣，其特征在于所述的處理區(qū)A所對應(yīng) 的扇形角之和"相對于所述的處理區(qū)B所對應(yīng)的扇形角之和"的比值為 a//7 = l/5~5 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在軸流壓氣機上的同時開有蜂窩孔和軸向斜槽的非軸對稱組合處理機匣。該非軸對稱組合處理機匣由一個以上開有軸向斜槽的處理區(qū)A和一個以上開有蜂窩孔的處理區(qū)B組成。處理區(qū)A和B相間分布。該非軸對稱組合處理機匣的設(shè)計考慮到了軸流壓氣機發(fā)生失速時的非軸對稱流場，對壓氣機轉(zhuǎn)子的葉尖區(qū)流場產(chǎn)生非定常激勵作用，并能取得比傳統(tǒng)的軸對稱結(jié)構(gòu)的處理機匣技術(shù)更好的效果，除了能明顯擴大壓氣機的穩(wěn)定裕度外，還能保證壓氣機的絕熱效率不降低甚至提高。
文檔編號F04D29/66GK101418821SQ20081023944
公開日2009年4月29日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者劉建勇, 盛 周, 李志平, 巍 袁, 陸亞鈞 申請人:北京航空航天大學(xué)