【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空燃气涡轮发动机离心压气机扩压器，具体涉及一种扩压器叶高可调节的离心压气机及叶高调节方法。
技术介绍
1、如图4所示，离心压气机主要由离心叶轮和扩压器两部分组成。其中，离心叶轮是离心压气机的主要做功部分，气体将在叶轮扩压器叶片的作用下，跟着叶轮做高速旋转。叶轮内部流动极为复杂，由于高速旋转和扩压器叶片表面曲率的影响，离心叶轮内部常伴有脱流、回流及二次流现象，在影响离心叶轮自身性能的同时更是直接恶化了其下游扩压器部件的性能。
2、扩压器在离心压气机中的主要功能是减小上游叶轮出口排出的气流速度，将其动能转化为压力能。带有楔形或翼型扩压器叶片的有叶扩压器是先进离心压气机中通常采用的扩压器形式，由于扩压器中扩压器叶片的存在，扩压器极易在喉部出现气流堵塞，其流通能力决定了叶轮与扩压器的共同工作范围，从而直接影响压气机性能。
3、然而，传统的扩压器叶高是固定不动的，由于离心叶轮和扩压器之间存在有天然的动静干涉现象，同时受限于叶轮出口气流的高度不均匀性，扩压器流动损失一般较大。随着离心压气机负荷的不断提高，扩压器进口条件越来越恶劣，使得固定几何的扩压器叶片难以同时适应压气机不同工况下的高扭曲、高马赫数及高堵塞比的进口气流，进而急剧地降低了扩压器在非设计工况下的性能，并最终限制了压气机的性能。
4、因此，需要提供一种扩压器叶高可调节的离心压气机及叶高调节方法以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种扩压器叶高可调节的离心压气机及叶高调
2、本专利技术的一种扩压器叶高可调节的离心压气机采用如下技术方案：包括：
3、多个扩压器叶片，均布设置扩压器机匣和扩压器轮毂之间，其中，每个扩压器叶片包括两个相对设置的子叶片，且每两个子叶片的相对端部之间滑动连接且重叠；
4、软连接结构，连接在扩压器机匣与叶轮机匣的相对端部之间；
5、以及直线驱动组件，用于驱动扩压器机匣移动，使得两个相对的子叶片沿扩压器机匣移动方向的重叠长度发生变化，以调节扩压器叶片的叶高。
6、优选地，子叶片为一侧开口的壳体，两个子叶片的壳体开口相对，其中一个壳体套设在另一个壳体内。
7、优选地，软连接结构采用高压橡胶材料。
8、优选地，直线驱动组件包括推杆式的直线步进电机，推杆式的直线步进电机的输出端与扩压器机匣连接，其中，多个推杆式的直线步进电机绕扩压器机匣的中心均布。
9、优选地，重叠长度的范围为：0～(a+b)/2，其中，a表示叶轮机匣与叶轮轮毂形成的出口宽度；b表示两个扩压器叶片的最小重合长度，且b>0。
10、本专利技术的一种扩压器叶高可调节的离心压气机的叶高调节方法采用如下技术方案，包括：
11、设定扩压器的进口扩压器叶片角等于扩压器的最佳进口气流角；
12、根据叶轮的出口周向速度，获取扩压器的进口周向分速度；
13、根据扩压器的最佳进口气流角和扩压器的进口周向分速度，获取扩压器的进口径向分速度；
14、根据扩压器的进口滞止密度、进口密度、进口总压、进口总温、进口总速度以及绝热假设，获取扩压器的进口密度；
15、将扩压器的进口径向分速度、进口密度、进口径向分速度、扩压器的相邻扩压器叶片的栅距以及压气机的质量流量代入质量流量计算公式，得到扩压器机匣的最佳叶高；
16、控制直线驱动组件驱动扩压器机匣移动，直至扩压器机匣和扩压器轮毂之间的当前距离等于最佳叶高。
17、优选地，根据扩压器的进口周向分速度和进口径向分速度，获取扩压器的进口气流角。
18、优选地，扩压器的进口周向分速度与叶轮的出口周向速度相等。
19、优选地，获取扩压器的进口密度的步骤包括：
20、根据绝热假设，建立扩压器的进口总压、进口滞止密度、进口总温之间的第一关系式；
21、建立比定压热容，扩压器的进口总温、进口静温、进口总速度之间的第二关系式；
22、建立扩压器的进口静温、进口总温、进口滞止密度以及进口密度的第三关系式；
23、根据第一关系式、第二关系式以及第三关系式，计算扩压器的进口密度。
24、优选的，根据第一关系式、第二关系式以及第三关系式，计算扩压器的进口密度的步骤为：
25、
26、式中，ρ3表示扩压器的进口密度；
27、表示叶轮的进口总压；
28、表示叶轮的进口总温；
29、r表示摩尔气体常数；
30、ξ表示叶轮和扩压器的进口之间的无叶扩压段的总压损失系数；
31、k表示玻尔兹曼常数；
32、v3表示扩压器的进口总速度。
33、本专利技术的有益效果是：
34、1、本专利技术的设计使非设计工况下离心叶轮的出口气流角度与扩压器的进口扩压器叶片角度不匹配时，通过扩压器最佳叶高与压气机工作时的质量流量之间的关系，控制直线驱动组件自适应地驱动扩压器机匣壁面沿扩压器叶高方向移动，使得两个子叶片的重叠长度发生改变，从而使得两个子叶片的重叠面积发生变化以使得流通面积发生变化，改变扩压器进口气流的流向速度和速度三角形，使得扩压器在非设计工况时仍能实现自适应调整离心叶轮出口气流角度，进而有效改善离心叶轮和扩压器之间的匹配关系，提升离心压气机的气动性能。
35、2、其次，本专利技术将扩压器叶片设计为可嵌套的两个壳体式的子叶片(即两个壳体嵌套形成“套筒式”壳体形状的扩压器叶片)，其中一个子叶片与扩压器机匣相连，另一个子叶片与扩压器轮毂相连；并绕扩压器机匣中心均布设置多个直线步进电机，从而在直线步进电机驱动扩压器机匣移动时使得扩压器叶片的叶高进行相应调节，即本专利技术采用的机械结构易于实现，具有较好的可行性和实用性。
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1.一种扩压器叶高可调节的离心压气机，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种扩压器叶高可调节的离心压气机，其特征在于，所述子叶片为一侧开口的壳体，所述两个子叶片的壳体开口相对，其中一个壳体套设在另一个壳体内。
3.根据权利要求1所述的一种扩压器叶高可调节的离心压气机，其特征在于，所述软连接结构(9)采用弹性材料。
4.根据权利要求1所述的一种扩压器叶高可调节的离心压气机，其特征在于，直线驱动组件包括直线电机，所述直线电机的输出端与扩压器机匣(1)连接，其中，多个直线电机绕扩压器机匣(1)的中心均布。
5.根据权利要求1所述的一种扩压器叶高可调节的离心压气机，其特征在于，所述重叠长度的范围为：0～(a+b)/2，其中，a表示叶轮机匣(6)与叶轮轮毂(7)形成的出口宽度；b表示两个子叶片的最小重合长度，且b>0。
6.一种扩压器叶高可调节的离心压气机的叶高调节方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的一种扩压器叶高可调节的离心压气机的叶高调节方法，其特征在于，根据扩压器的进口周向分速度和进
8.根据权利要求7所述的一种扩压器叶高可调节的离心压气机的叶高调节方法，其特征在于，扩压器的进口周向分速度与叶轮的出口周向速度相等。
9.根据权利要求7所述的一种扩压器叶高可调节的离心压气机的叶高调节方法，其特征在于，获取扩压器的进口密度的步骤包括：
10.根据权利要求9所述的一种扩压器叶高可调节的离心压气机的叶高调节方法，其特征在于，根据第一关系式、第二关系式以及第三关系式，，计算扩压器的进口密度的步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种扩压器叶高可调节的离心压气机，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种扩压器叶高可调节的离心压气机，其特征在于，所述子叶片为一侧开口的壳体，所述两个子叶片的壳体开口相对，其中一个壳体套设在另一个壳体内。
3.根据权利要求1所述的一种扩压器叶高可调节的离心压气机，其特征在于，所述软连接结构(9)采用弹性材料。
4.根据权利要求1所述的一种扩压器叶高可调节的离心压气机，其特征在于，直线驱动组件包括直线电机，所述直线电机的输出端与扩压器机匣(1)连接，其中，多个直线电机绕扩压器机匣(1)的中心均布。
5.根据权利要求1所述的一种扩压器叶高可调节的离心压气机，其特征在于，所述重叠长度的范围为：0～(a+b)/2，其中，a表示叶轮机匣(6)与叶轮轮毂(7)形成的出口宽度；b表示两...
【专利技术属性】
技术研发人员：李紫良，李立涛，王子胥，杨容宽，吴艳辉，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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