一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统，其包括：至少一个压气机叶片；等离子体激励器，其位于所述压气机叶片进口前缘，其用于在所述等离子体激励器开启时产生诱导旋涡。以及一种压气机叶栅内部流动分离的控制方法，其包括：在发动机表面布置静压测点，以测量是否发生吸力面流动分离；若发生吸力面流动分离，则启动位于压气机叶片进口前缘的等离子体激励器以产生诱导旋涡。本发明专利技术用等离子体激励器替代涡流发生器，产生诱导旋涡以对叶栅内部流动分离进行控制，提高气动效益，同时既可随时启动和停止控制，而且相对于现有的射流孔结构和被动涡流控制结构可减小对原有主流场的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统和方法
本专利技术涉及压气机内部流动控制领域，特别涉及一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统和方法。
技术介绍
对现代航空发动机高性能的要求使得压气机一直朝着高负荷方向发展，随着压气机负荷的不断提高，叶栅流道内的横向压力梯度和逆压梯度显著增强，往往会恶化栅内流动状况，造成叶栅通道内大尺度的流动分离，从而制约压气机性能的提高，降低其工作稳定性。为了控制叶栅内部的流动分离，国内外学者发展了大量的控制方法，主要可以分为被动控制和主动控制。其中，被动控制方法包括采用被动旋涡发生器诱导旋涡流向以控制流动分离，但被动控制方法不易于随时启动和停止控制。而主动控制方法主要通过引入外部能量来抑制分离，其优点主要是应用灵活，可以根据需要进行调整，但是往往需要引入外部装置和动量，增加了设计和安装的难度。研究发现相关技术中利用等离子体激励产生的动能注入以实现流动控制，其主要作用方式为短时间的放电，形成强烈的脉冲扰动，以此实现对流动的控制。但主动控制方法中的射流孔容易对原有主流场(即未采取控制的流场)产生影响。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统和方法，采用等离子体激励器替代涡流发生器，产生诱导旋涡以对叶栅内部流动分离进行控制，以削弱流动损失，提高气动效益。第一方面，提供了一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统，其包括：至少一个压气机叶片；等离子体激励器，其位于所述压气机叶片进口前缘，其用于在所述等离子体激励器开启时产生诱导旋涡。<br>一些实施例中，所述等离子体激励器的两个电极连接高压电源；所述等离子体激励器设置于压气机叶片进口前缘并贴近压气机吸力面。一些实施例中，所述等离子体激励器的两个电极为长方形电极；所述电极沿气流方向布置。一些实施例中，所述压气机叶片进口前缘设有一个等离子体激励器。一些实施例中，压气机叶片进口前缘的压力面侧和吸力面侧均设有一个等离子体激励器。一些实施例中，所述压气机叶片进口前缘设有至少三个相互平行的等离子体激励器。一些实施例中，所述等离子体激励器包括分别设置于一绝缘材料两侧面的外露电极和预埋电极；所述外露电极和预埋电极非对称地布置于绝缘材料，所述外露电极与预埋电极所形成的等离子区域为近三角形区域。第二方面，提供了一种压气机叶栅内部流动分离的控制方法，其包括：在发动机表面布置静压测点，以测量是否发生吸力面流动分离；若发生吸力面流动分离，则启动位于压气机叶片进口前缘的等离子体激励器以产生诱导旋涡。一些实施例中，还包括根据压气机叶片参数配置所述等离子体激励器的位置和角度。一些实施例中，当所述压气机叶片前缘设有至少三个相互平行的等离子体激励时，根据压气机叶片参数配置所述等离子体激励器之间的间隔。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果包括：本专利技术实施例提供了一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统，由于将等离子体激励器布置于压气机叶片前缘，以替代涡流发生器产生诱导旋涡，从而实现对叶栅内部流动分离进行控制。还提供了一种压气机叶栅内部流动分离的控制方法，在发生吸力面流动分离时，启动位于压气机叶片进口前缘的等离子体激励器以产生诱导旋涡。该控制系统和方法能削弱流动损失，提高气动效益，同时既可随时启动和停止控制，而且相对于现有的射流孔结构和被动涡流控制结构可减小对原有主流场的干扰。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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提供的一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统中压气机内部旋涡结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的等离子体激励器示意图。图3为本专利技术实施例提供的进气流夹角示意图；图4为本专利技术实施例提供的在压气机叶片进口前缘设有一个等离子体激励器的布置示意图；图5为本专利技术实施例提供的在压气机叶片进口前缘设有两个等离子体激励器的布置示意图；图6为本专利技术实施例提供的在压气机叶片进口前缘设有不少于三个等离子体激励器的布置示意图；图7为本专利技术实施例提供的不同激励强度下压气机叶栅总压损失系数及静压系数的变化关系图；图8为本专利技术实施例提供的不同激励强度下压气机叶栅总压损失系数沿着径向的分布结果图；图9为本专利技术实施例提供的不同电极长度条件下压气机叶栅总压损失系数及静压系数的变化关系图；图10为本专利技术实施例提供的不同参数条件下等离子体激励器对压气机壁面极限流线和诱导射流旋涡的分布图。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的一部分实施例，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做出创造性劳动的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所述，本专利技术实施例提供了一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统，其包括：至少一个压气机叶片；等离子体激励器，其位于所述压气机叶片进口前缘，其用于在所述等离子体激励器开启时产生诱导旋涡。如图1所示，SV为壁面涡,CSV为壁角涡,CV为角涡,PV通道涡为,IV为诱导涡,HSVs为马蹄涡吸力面分支,HSVp为马蹄涡压力面分支。本实施例将等离子体激励器布置于压气机叶片前缘，以替代涡流发生器产生诱导旋涡，从而实现对叶栅内部流动分离进行控制。既可随时启动和停止控制，而且相对于现有的射流孔结构和被动涡流控制结构可减小对原有主流场的干扰。进一步的，等离子体激励器的两个电极连接高压电源，在预埋电极上方区域产生等离子体。其中电极可采用铜制，电极之间还包括绝缘材料，绝缘材料可以是聚四氟乙烯或石英玻璃。进一步的，如图2所示，等离子体激励器包括分别设置于一绝缘介质两侧面的外露电极和预埋电极；所述外露电极和预埋电极非对称地布置于绝缘介质的两个侧面，所述外露电极与预埋电极所形成的等离子区域为近三角形区域。其中，诱导力的方向沿弧形箭头方向，从而产生诱导涡流，电极连接高压交流电源。进一步的，如图1、2所示，等离子体激励器设置于压气机叶片进口前缘并贴近压气机吸力面；等离子体激励器的两个电极为长方形电极，且电极尽量沿气流方向布置，以确保生成的射流旋涡可以沿着吸力面发展。等离子体激励器布置在压气机叶片进口前缘位置处，给射流旋涡发展的空间，并贴近压气机吸力面，使其诱导的旋涡可以贴近吸力面发展，一方面可以阻止端壁的横向的流动，达到抑制流动分离的效果，另一方面不对主流流动产生干扰。如图1和4所示，在一些实施例中，压气机叶片进口前缘设有一个等离子体激励器。布置一个等离子体激励器，可在端壁处靠近吸力面侧形成一股射流旋涡，对两个叶片之间通道内的横向二次流动进行控制。同样起到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统，其特征在于，其包括：/n至少一个压气机叶片；/n等离子体激励器，其位于所述压气机叶片进口前缘，其用于在所述等离子体激励器开启时产生诱导旋涡。/n

【技术特征摘要】
1.一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统，其特征在于，其包括：
至少一个压气机叶片；
等离子体激励器，其位于所述压气机叶片进口前缘，其用于在所述等离子体激励器开启时产生诱导旋涡。


2.如权利要求1所述的一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统，其特征在于，
所述等离子体激励器的两个电极连接高压电源；
所述等离子体激励器设置于压气机叶片进口前缘并贴近压气机吸力面。


3.如权利要求2所述的一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统，其特征在于，所述等离子体激励器的两个电极为长方形电极；
所述电极沿气流方向布置。


4.如权利要求1所述的一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统，其特征在于，
所述压气机叶片进口前缘设有一个等离子体激励器。


5.如权利要求1所述的一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统，其特征在于，
压气机叶片进口前缘的压力面侧和吸力面侧均设有一个等离子体激励器。


6.如权利要求1所述的一种压气机叶栅内部流动分离的控制系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈聪，郑开元，赵宏博，许平飞，姚露，李俊益，陈先兵，
申请(专利权)人：武汉第二船舶设计研究所中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42