一种扩压器制造技术

本申请公开了一种扩压器，包括轮毂、主叶片及分流叶片；扩压器流道内，主叶片和分流叶片交替布置并沿周向均匀分布，相邻两个主叶片形成主气流通道，在主气流通道后段，分流叶片将主气流通道一分为二；轮毂的外侧壁具有径向面、转弯面及轴向面；主叶片包括径向扩压段、转弯段以及轴向扩压段，径向扩压段与径向面连接，转弯段与转弯面连接，轴向扩压段与轴向面连接；分流叶片的前缘位于转弯面，后缘位于轴向面。本申请主叶片采用一体化设计，能够有效保证气流通道的连续性；在主流通道内部增加分流叶片，分流叶片的前缘位于转弯面，可以进一步保证径向扩压段与轴向扩压段有着较小的损失和良好的扩压度。失和良好的扩压度。失和良好的扩压度。

【技术实现步骤摘要】
一种扩压器


[0001]本专利技术涉及离心压气机
，具体涉及一种扩压器。

技术介绍

[0002]现代航空发动机高推重比的要求使得紧凑型高压比离心压气机备受欢迎，压比升高，压气机出口马赫数增加，进口气流高马赫数对扩压器设计要求更加严苛。
[0003]现有小型涡喷发动机压气机扩压器多为串联分体式扩压器，径向叶片与轴向叶片于扩压通道内前后布置，这种结构使得扩压器整体轴向及径向尺寸较大，且扩压器内尾迹损失及分离损失较大。
[0004]现有技术中，有一种扩压器，将轴向与径向叶片融合为一列叶片，减小因分体叶片引起的流通尾迹及攻角损失，但轴向段仍然存在巨大的分离损失。
[0005]现有技术中，还有一种扩压器，将径向扩压器叶片做适当延伸至转弯段，并在轴向布置了径向双倍数量的叶片作为轴向主叶片和分流叶片，减少了由于径向复杂流动引起的分离损失，但流动在由径向叶片通道向轴向叶片通道流动过程中仍不连续，存在较大尾迹及攻角损失，也不利于扩压器的变工况性能提升。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对上述问题，克服至少一个不足，提出了一种扩压器。
[0007]本专利技术采取的技术方案如下：
[0008]一种扩压器，用于离心式压气机，包括轮毂、设置在轮毂外侧壁上的主叶片以及设置在轮毂外侧壁上的分流叶片，所述轮毂的外侧壁和主叶片的叶尖面之间形成扩压器流道；扩压器流道内，所述主叶片和分流叶片交替布置并沿周向均匀分布，相邻两个主叶片之间形成主气流通道，在主气流通道后段，所述分流叶片将所述主气流通道一分为二，形成两个分流通道；
[0009]所述轮毂的外侧壁具有依次连接的径向面、转弯面以及轴向面；
[0010]所述主叶片包括依次连接的径向扩压段、转弯段以及轴向扩压段，所述径向扩压段与所述径向面连接，所述转弯段与所述转弯面连接，所述轴向扩压段与所述轴向面连接；所述分流叶片的前缘位于所述转弯面，后缘位于所述轴向面。
[0011]本申请的主叶片采用一体化设计，将径向扩压段、转弯段和轴向扩压段融合一体，采用一体化融合叶片结构，能够有效保证气流通道的连续性，可以提高扩压器通道的稳流性能，同时减小扩压器轴向和径向尺寸；本申请在主流通道内部增加分流叶片，分流叶片的前缘位于转弯面，即处于主叶片从转弯段开始与轮毂逐渐进行融合形成轴向扩压段的过程区域，这可以进一步保证径向扩压段与轴向扩压段有着较小的损失和良好的扩压度，不会因为局部扩压度过大出现流动分离现象，也不会因为过小而增大摩擦损失。
[0012]扩压器实际安装在离心式压气机的机匣内，主叶片的叶尖面(远离轮毂一侧的面)延伸至机匣的内侧壁，本申请所说的所述轮毂的外侧壁和主叶片的叶尖面之间形成扩压器
流道，指的是轮毂的外侧壁和机匣对应的内侧壁形成了扩压器流道。
[0013]于本专利技术其中一实施例中，所述扩压器流道具有与所述径向面相对应的径向区域以及与所述轴向面相对应的轴向区域，所述径向区域和轴向区域均为斜面式扩张流道结构。
[0014]为了最大限度提高扩压器扩压能力，以径向段轮毂扩张角θ1与轴向段轮毂扩张角θ2为优化变量，采用CFD仿真寻找目标扩压器总压恢复系数的最优解，优化径向面外扩角为4.5度，轴向面外扩角2.8度。
[0015]于本专利技术其中一实施例中，所述扩压器具有入口和出口；
[0016]所述主叶片和分流叶片的截面型线均采用中弧线+厚度分布造型模式，所述主叶片的中弧线采用三阶贝塞尔曲线拟合，三阶贝塞尔曲线的起始控制点切向角与离心式压气机的离心叶轮出口绝对气流角相匹配，三阶贝塞尔曲线的最末控制点切向角对应轴向出气；
[0017]分流叶片的中弧线与主叶片的中弧线保持一致，分流叶片头缘位置位于主气流通道路径的35％～45％的位置；
[0018]主叶片和分流叶片的截面厚度分布均采用前加载模式，主叶片前段型线厚度采用5度楔形角由入口向后延伸，主叶片型线最大厚度为扩压器进口位置标准节距的0.14
‑
0.18；分流叶片前段型线厚度采用5度楔形角由入口向后延伸，所述分流叶片型线最大厚度为扩压器进口位置标准节距的0.04
‑
0.06。
[0019]三阶贝塞尔曲线的起始控制点切向角与离心式压气机的离心叶轮出口绝对气流角相匹配，三阶贝塞尔曲线的最末控制点切向角对应轴向出气，此时三阶贝塞尔曲线中间控制点只剩余两个自由变量，以此自由变量，利用CFD数值分析优化得到目标扩压器总压恢复系数最大时的最优解，由此得到优化的截面型线，拟合的三阶贝塞尔曲线可以保证流动的连续性。
[0020]于本专利技术其中一实施例中，所述主叶片和分流叶片的叶片型面采用沿展向的多个截面型线扭转积叠生成；
[0021]所述主叶片和分流叶片的截面型线由轮毂到叶尖依次包括一个叶底型线、至少一个节圆型线以及一个叶尖型线，所述主叶片中，叶底型线、节圆型线以及叶尖型线的头缘位置采用40度后掠分布，叶底型线、节圆型线以及叶尖型线的径向段位置沿展向具有30度前倾分布；所述分流叶片中，叶底型线、节圆型线以及叶尖型线的头缘位置采用40度后掠分布，叶底型线、节圆型线以及叶尖型线的径向段位置沿展向具有30度前倾分布。
[0022]研究表面，叶片展向的倾斜布置有利于减少端面二次流损失，本专利技术沿展向截面型线由轮毂到叶尖，头缘位置采用40度后掠，同时径向段型线沿展向具有30度前倾分布。扭转后型线积叠生成叶片型面。以此不仅降低入口来流的冲角敏感性，同时大大减小轮毂及叶尖端面的二次流损失。
[0023]于本专利技术其中一实施例中，扩压器流道的出口面积为扩压器喉道面积的3.6倍，这大大增压了扩压器扩压性能。
[0024]于本专利技术其中一实施例中，所述主叶片和分流叶片的叶片型面采用沿展向的五个截面型线扭转积叠生成。
[0025]于本专利技术其中一实施例中，所述主叶片的前缘面采用小圆弧结构。
[0026]高速气流由主叶片前缘面进入扩压器，主叶片前缘面采用半径尺寸较小的圆弧结构能够适应高速来流。
[0027]于本专利技术其中一实施例中，所述主叶片和分流叶片的尾缘均采用钝尾缘结构。
[0028]于本专利技术其中一实施例中，所述主叶片的尾缘厚度为0.4～0.6mm，所述分流叶片的尾缘厚度为0.4～0.6mm。
[0029]这样设置在保证尾缘强度的同时，大大减小了扩压器出口的尾迹损失。
[0030]本专利技术的有益效果是：本申请的主叶片采用一体化设计，将径向扩压段、转弯段和轴向扩压段融合一体，采用一体化融合叶片结构，能够有效保证气流通道的连续性，可以提高扩压器通道的稳流性能，同时减小扩压器轴向和径向尺寸；本申请在主流通道内部增加分流叶片，分流叶片的前缘位于转弯面，即处于主叶片从转弯段开始与轮毂逐渐进行融合形成轴向扩压段的过程区域，这可以进一步保证径向扩压段与轴向扩压段有着较小的损失和良好的扩压度，不会因为局部扩压度过大出现流动分离现象，也不会因为过小而增大摩擦损失。
附图说明
[0031]图1是扩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扩压器，用于离心式压气机，其特征在于，包括轮毂、设置在轮毂外侧壁上的主叶片以及设置在轮毂外侧壁上的分流叶片，所述轮毂的外侧壁和主叶片的叶尖面之间形成扩压器流道；扩压器流道内，所述主叶片和分流叶片交替布置并沿周向均匀分布，相邻两个主叶片之间形成主气流通道，在主气流通道后段，所述分流叶片将所述主气流通道一分为二，形成两个分流通道；所述轮毂的外侧壁具有依次连接的径向面、转弯面以及轴向面；所述主叶片包括依次连接的径向扩压段、转弯段以及轴向扩压段，所述径向扩压段与所述径向面连接，所述转弯段与所述转弯面连接，所述轴向扩压段与所述轴向面连接；所述分流叶片的前缘位于所述转弯面，后缘位于所述轴向面。2.如权利要求1所述的扩压器，其特征在于，所述扩压器流道具有与所述径向面相对应的径向区域以及与所述轴向面相对应的轴向区域，所述径向区域和轴向区域均为斜面式扩张流道结构。3.如权利要求2所述的扩压器，其特征在于，所述径向面外扩角为4.5度，所述轴向面外扩角为2.8度。4.如权利要求1所述的扩压器，其特征在于，所述扩压器具有入口和出口；所述主叶片和分流叶片的截面型线均采用中弧线+厚度分布造型模式；所述主叶片的中弧线采用三阶贝塞尔曲线拟合，三阶贝塞尔曲线的起始控制点切向角与离心式压气机的离心叶轮出口绝对气流角相匹配，三阶贝塞尔曲线的最末控制点切向角对应轴向出气；分流叶片的中弧线与主叶片的中弧线保持一致，分流叶片的头缘位置位于主气流通道路径的35％～45％的位置；主叶片和分流叶片的截面厚度分布均采用前加载模...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾佑杰，侯森，陈光炯，廖伟清，蒲昌满，陈世超，
申请(专利权)人：杭州华翊科技有限公司，
类型：发明
国别省市：