一种开槽有叶扩压器制造技术

本发明专利技术公开了一种开槽有叶扩压器,包括本体和设于所述本体上的叶片，所述叶片包括靠近所述本体中心的内端和远离所述本体中心的外端，所述叶片相对于经过所述内端的半径倾斜；所述叶片表面设有连通所述叶片两侧的槽缝，所述槽缝相对于所述叶片倾斜。还公开了一种压气机，包括前述的开槽扩压器，通过在叶片上设置槽缝并倾斜设置，提高了压气机的工作范围，并很好的保证了气动效率。

【技术实现步骤摘要】
一种开槽有叶扩压器
本专利技术涉及扩压器领域，尤其涉及一种开槽的有叶扩压器。
技术介绍
扩压器应用于离心压气机中，是将流体动能转换成静压能的装置。扩压器主要有无叶扩压器和有叶(片)扩压器两种，与无叶扩压器相比，有叶扩压器通常在设计质量流量附近具有更好的静压恢复系数，可以实现更高的压气机峰值效率，因此在中大型离心压气机中得到了广泛的应用。但是，在小质量流条件下，扩压叶片前的流体正攻角和气流在扩压器内的过度扩散导致了扩压器内流动的分离，造成扩压器的失速。在大质量流动时，扩压叶片可能会出现堵塞即其喉口流速达到当地声速，限制压气机的流动能力。这些事件限制了压气机的稳定运行范围。因此，在保持叶片扩压器高气动效率的同时，扩大叶片扩压器的运行范围一直是离心压气机发展的一个重要需求和研究领域。
技术实现思路
本专利技术提供一种开槽有叶扩压器，拓宽了有叶扩压器的工作范围并保持扩压器的高气动效率。一种开槽有叶扩压器，包括本体和设于所述本体上的叶片，所述叶片包括靠近所述本体中心的内端和远离所述本体中心的外端，所述叶片相对于经过所述内端的半径倾斜；所述叶片表面设有连通所述叶片两侧的槽缝，所述槽缝相对于所述叶片倾斜。进一步地，所述槽缝与所述叶片的倾斜方向相同，所述槽缝的中心线与所述叶片之间的夹角为5°-20°。进一步地，所述槽缝的截面积从进气口向出气口逐渐减小。进一步地，所述叶片设置于所述本体的轮毂侧，所述槽缝的宽度从进气口向出气口逐渐减小。进一步地，所述槽缝的高度从进气口到出气口逐渐减小。进一步地，所述槽缝的高度为叶片高度的4％-10％。进一步地，所述槽缝端部宽度为其所在弧长的5％-20％。进一步地，所述槽缝的开口设于叶片弦长的25％-45％处。进一步地，所述槽缝设置于所述本体的轮缘侧。一种压气机，包括蜗壳、叶轮和所述的扩压器。本专利技术公开的一种开槽有叶扩压器，通过在叶片上开槽缝，使流体可以从叶片的进口附近压力侧流向叶片的出口附近吸力侧，产生边界层抽吸和给边界层添加能量，推迟了扩压器边界层的分离，解决了其它开槽方法遇到的扩稳和效率相矛盾的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中的压气机结构示意图，压气机为带轮毂槽缝扩压器的离心压气机；图2为本专利技术实施例中的扩压器结构示意图，扩压器为带槽缝的有叶扩压器；图3为本专利技术实施例中的扩压器局部放大示意图；图4为本专利技术实施例中的扩压器叶片俯视示意图；图5为本专利技术实施例中的扩压器叶片立体示意图；图6为本专利技术实施例中，不开槽扩压器喘振点流线图；图7为本专利技术实施例中，开槽扩压器喘振点流线图；图8为本专利技术实施例中，图6局部放大图；图9为本专利技术实施例中，图7局部放大图；图10为本专利技术实施例中，不开槽扩压器喘振点叶片载荷图；图11为本专利技术实施例中，开槽扩压器喘振点叶片载荷图；图12为本专利技术实施例中，不开槽扩压器最高效率点流线图；图13为本专利技术实施例中，开槽扩压器最高效率点流线图；图14为本专利技术实施例中，图12局部放大图；图15为本专利技术实施例中，图13局部放大图；图16为本专利技术实施例中，不开槽扩压器最高效率点叶片载荷图；图17为本专利技术实施例中，开槽扩压器最高效率点叶片载荷图；图18为本专利技术实施例中的扩压器开槽对压气机效率的影响图；图19为本专利技术实施例中的扩压器开槽对压气机压比的影响图；图20为本专利技术实施例中的扩压器开槽深度对压气机性能的影响图；图21为本专利技术实施例中的扩压器开槽角度对压气机性能的影响图；图22为本专利技术实施例中的扩压器开槽横截面积对压气机性能的影响图；图23为本专利技术实施例中的扩压器开槽弧长对压气机性能的影响图；图24为本专利技术实施例中的扩压器在不同弦长位置开槽对压气机性能的影响图。图中：1、压气机蜗壳；2、进气罩；3、扩压器；4、叶轮罩；5、叶轮；6、槽缝；7、压力面；8、吸力面；9、进气口；10、出气口；S1、进气口截面；S2、出气口截面；α、叶片与槽缝之间的夹角；h1、槽缝入口处的高度；h2、槽缝出口处的高度。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，一种压气机，包括蜗壳、进气罩、叶轮、叶轮罩和扩压器。在工作过程中，叶轮5在涡轮机或者其它动力装置的带动下旋转，空气经压气机壳的进气口吸入进气流道,并在离心力的作用下沿着叶轮流道流动，空气在叶轮流道受到压缩，空气的速度、压力、温度均有提高；而后压缩空气从叶轮流道输出，进入扩压器3的流道,速度下降、动能转化为压力能，压力进一步提高；最终气体进入压气机壳1的流道并从压气机壳的出气口排出，完成整个增压过程。为了清楚显示叶轮和扩压器，覆盖于叶轮和扩压器之上的后盖板未画出。扩压器包括本体和设于本体上的叶片，叶片包括靠近本体中心的内端或入口和远离本体中心的外端或出口，叶片相对于经过入口的半径向叶轮的旋转方向倾斜，图2；叶片表面设有连通叶片两侧的槽缝，槽缝相对于叶片向叶轮的旋转方向进一步倾斜，倾斜角度为5°-20°如图3所示，α的角度为5°-20°。经过研究分析发现，扩压器流动分离主要发生在壁面边界层，壁面边界层的分离降低了扩压器的扩压能力，小流量下导致扩压器失速和压气机失稳。分离还增加了流动损失。为了拓宽压气机的工作范围，并增大其气动效率，本专利技术中的叶片表面设置槽缝，槽缝的高度为叶片高度的4％-10％，槽缝将叶片两侧，即压力面和吸力面连通，槽缝端部宽度为其所在弧长的5％-20％，使流体可以经过槽缝从压力面流向吸力面。这样，在小流量时，扩压器承受正攻角，吸力面边界层变厚，有分离的危险。从压力面来的快速流体为吸力面的边界层增加了前进的动能，从而避免或推迟了吸力面边界层的分离。而在大流量下，扩压器承受负攻角，压力面边界层变厚，有分离的危险。此时通过槽缝从压力面向吸力面的流动，起了抽吸压力面边界层的作用，使边界层变薄，背压降低。从而避免或推迟了压力面边界层的分离。轮毂侧或轮缘侧均可设置开槽的叶片，改善扩压器性能。由于本专利技术抓住了控制端壁面边界层分离这一关键，本专利技术中的槽缝高度仅需叶片高度的百分之几即可达到流动控制的目的。由于通过槽缝的流体质量较少，降低了槽缝流动可能带来的损失，因而有利于压气机的效率。...

【技术保护点】
1.一种开槽有叶扩压器，其特征在于，包括本体和设于所述本体上的叶片，所述叶片包括靠近所述本体中心的内端和远离所述本体中心的外端，所述叶片相对于经过所述内端的半径倾斜；/n所述叶片表面设有连通所述叶片两侧的槽缝，所述槽缝相对于所述叶片倾斜。/n

【技术特征摘要】
1.一种开槽有叶扩压器，其特征在于，包括本体和设于所述本体上的叶片，所述叶片包括靠近所述本体中心的内端和远离所述本体中心的外端，所述叶片相对于经过所述内端的半径倾斜；
所述叶片表面设有连通所述叶片两侧的槽缝，所述槽缝相对于所述叶片倾斜。


2.根据权利要求1所述的一种开槽有叶扩压器，其特征在于，所述槽缝与所述叶片的倾斜方向相同，所述槽缝的中心线与所述叶片之间的夹角为5°-20°。


3.根据权利要求1所述的一种开槽有叶扩压器，其特征在于，所述槽缝的截面积从进气口向出气口逐渐减小。


4.根据权利要求3所述的一种开槽有叶扩压器，其特征在于，所述叶片设置于所述本体的轮毂侧，所述槽缝的宽度从进气口向出气口逐渐减小。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈化，赵亮，马超，张燕芳，张晗，郭峰，刘海龙，崔义强，岳本壮，李兆鑫，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21