CN112268016A

CN112268016A - 端壁预旋导叶结构

Info

Publication number: CN112268016A
Application number: CN202011044551.XA
Authority: CN
Inventors: 刘欣源; 佟鼎; 侯琳琳; 张子磊; 肖维
Original assignee: China North Engine Research Institute Tianjin
Current assignee: China North Engine Research Institute Tianjin
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2021-01-26

Abstract

本发明提供了一种端壁预旋导叶结构，所述端壁预旋导叶结构主要由管管体和管体内部的预旋导流叶片构成，所述预旋导流叶片布置在管体内壁上，用于引导管路中来流气体方向。本发明中的预旋导流叶片，能改变管路中气体流动形式，使来流气体经过预旋导叶后形成预旋流动。此结构可用于压气机进口前端，产生进气的预旋能更好适应压气机进气需求，进而拓宽压气机流量范围和提高压气机工作效率，达到对压气机性能的提升和快速调节的目的。

Description

端壁预旋导叶结构

技术领域

本发明属于废气涡轮增压技术领域，尤其是涉及一种端壁预旋导叶结构及一种非对称端壁预旋导叶结构。

背景技术

内燃机高功率密度和高原功率恢复的要求需要增压系统性能不断的提高和优化，从而使增压系统能够与发动机进行良好的匹配。随着增增压压比的不断提高，叶轮进口马赫数不断增大，离心压气机内部流动转化为跨音速流动结构。复杂的跨声速激波、旋涡流动分离等使增压器稳定流量范围变窄、效率下降。而进口流场结构，特别是进口攻角的分布，对于离心压气机的性能(压比、效率和稳定工作范围)有着决定性的影响。

因此，需要对压气机进气流动进行控制，形成进气预旋流动而改变进气攻角以适应需求，拓宽其稳定工作范围、提高性能。

而且，压气机喉口位置为最易产生不规则流动，且此部位气体流场结构对压气机整体性能有着重大影响，因此喉口位置对进气攻角要求更为苛刻，需要尤其对此部位的进气流动进行控制，形成进气预旋流动而改变进气攻角，减少和消除激波、流动分离等，从而适应压气机工作需求，拓宽其稳定工作范围、提高性能。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种端壁预旋导叶结构及非对称端壁预旋导叶结构，以对离心压气机的性能快速调节及提升。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

第1方面，本发明提供了一种端壁预旋导叶结构，包括管路管体，所述管路管体为包括前后两段的阶梯管结构，前端管的内径小于后端管的内径，前端管的内壁均匀布置有若干预旋导流叶片，所述预旋导流叶片的前端为来流气体进口端、末端为气流出口端。

相对于现有技术，本发明所述的端壁预旋导叶结构具有以下优势：

本发明的端壁预旋导叶结构，可对压气机进气流动进行控制，形成进气预旋流动而改变进气攻角以适应进气需求，拓宽其稳定工作范围、提高性能。同时此端壁预旋导叶结构可方便的连接在压气机进口前，对原压气机性能进行快速的提升和调节。

第2方面，本发明提供了一种非对称端壁预旋导叶结构，包括管路管体，所述管路管体(1)为包括前后两段的阶梯管结构，前端管的内径小于后端管的内径，在前端管内壁的30°～60°的角度范围内布置有若干预旋导流叶片(2)，所述预旋导流叶片(2)的前端为来流气体进口端、末端为气流出口端。

相对于现有技术，本发明所述的非对称端壁预旋导叶结构具有以下优势：

本发明的非对称端壁预旋导叶结构连接到压气机时，预旋导流叶片对应压气机的喉口位置，可特别针对压气机喉口位置进气流动进行控制，形成进气预旋，优化喉口位置的进口流场结构，减少和消除激波、流动分离等，从而适应压气机工作需求，拓宽压气机稳定工作范围、提升工作效率，从而达到对离心压气机的性能快速调节及提升的目的。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1所述的结构示意图。

图2为本发明实施例1所述的结构在增压系统中连接的应用示意图。

图3为本发明实施例1预旋导流叶片末端角度示意图。

图4为本发明实施例2所述的结构示意图。

图5为本发明实施例2所述的结构在增压系统中连接的应用示意图。

图6为本发明实施例2所述预旋导流叶片布置范围角度示意图。

图7为本发明实施例2预旋导流叶片末端角度示意图。

附图标记说明：

1-管路管体；2-预旋导流叶片；3-端壁预旋导叶结构；4-压气机；5-非对称端壁预旋导叶结构。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1，

一种端壁预旋导叶结构，如图1所述，包括管路管体，所述管路管体1为包括前后两段的阶梯管结构，前端管的内径小于后端管的内径，前端管的内壁均匀布置有若干预旋导流叶片2，所述预旋导流叶片2的前端为来流气体进口端、末端为气流出口端。

优选的，所述预旋导流叶片2的高度范围为前端管内径的1/8～1/3，所述预旋导流叶片2的末端角度α范围为-60°～60°，如图3所示。

优选的，所述预旋导流叶片2的个数范围为6-10个。

如图2所示，将上述端壁预旋导叶结构3连接到增压系统中压气机4的进口前端，当增压系统工作时，气流进入压气机进口前通过端壁预旋导叶结构，此时，由于预旋导流叶片作用，控制气流流动方向，使进气气流产生预旋流动，改变气流进入压气机叶轮的攻角，以适应压气机尤其是高压比压气机的进气需求，拓宽其稳定工作范围、提高性能。

实施例2，

一种非对称端壁预旋导叶结构，如图4、图6所示，包括管路管体，所述管路管体1为包括前后两段的阶梯管结构，前端管的内径小于后端管的内径，在前端管内壁的30°～60°的角度范围内布置有若干预旋导流叶片2，所述预旋导流叶片2的前端为来流气体进口端、末端为气流出口端。

优选的，所述预旋导流叶片2的高度范围为前端管内径的1/8～1/3，所述预旋导流叶片2的末端角度α范围为-60°～60°，如图7所示。

优选的，所述预旋导流叶片2的个数范围为3-6个。

如图5所示，将上述非对称端壁预旋导叶结构5连接到增压系统中压气机4的进口前端，预旋导流叶片位置与压气机喉口位置相对应。当增压系统工作时，气流进入压气机进口前通过非对称端壁预旋导叶结构，此时，由于预旋导流叶片作用，对压气机喉口位置进气流动进行控制，形成进气预旋，改变气流进入压气机喉口位置的进气攻角，以适应压气机尤其是高压比压气机的进气需求，拓宽其稳定工作范围、提高性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种端壁预旋导叶结构，包括管路管体，其特征在于：所述管路管体(1)为包括前后两段的阶梯管结构，前端管的内径小于后端管的内径，前端管的内壁均匀布置有若干预旋导流叶片(2)，所述预旋导流叶片(2)的前端为来流气体进口端、末端为气流出口端。

2.根据权利要求1所述的端壁预旋导叶结构，其特征在于：所述预旋导流叶片(2)的高度范围为前端管内径的1/8～1/3，所述预旋导流叶片(2)的末端角度α范围为-60°～60°。

3.根据权利要求1所述的端壁预旋导叶结构，其特征在于：所述预旋导流叶片(2)的个数范围为6-10个。

4.一种非对称端壁预旋导叶结构，包括管路管体，其特征在于：所述管路管体(1)为包括前后两段的阶梯管结构，前端管的内径小于后端管的内径，在前端管内壁的30°～60°的角度范围内布置有若干预旋导流叶片(2)，所述预旋导流叶片(2)的前端为来流气体进口端、末端为气流出口端。

5.根据权利要求4所述的非对称端壁预旋导叶结构，其特征在于：所述预旋导流叶片(2)的高度范围为前端管内径的1/8～1/3，所述预旋导流叶片(2)的末端角度α范围为-60°～60°。

6.根据权利要求4所述的非对称端壁预旋导叶结构，其特征在于：所述预旋导流叶片(2)的个数范围为3-6个。

7.根据权利要求4所述的非对称端壁预旋导叶结构，其特征在于：所述非对称端壁预旋导叶结构连接到压气机时，预旋导流叶片(2)对应压气机的喉口位置。