CN102235381A - 带弯掠静子叶片的风扇 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带弯掠静子叶片的风扇，包括：风扇转子叶片，所述风扇转子叶片与转盘相连；和风扇静子叶片，所述风扇静子叶片与中介机匣相连，且所述风扇静子叶片包括叶根、中部和叶尖，其中，所述静子叶片从所述叶根至所述叶尖具有大的气流折转角，所述叶根、所述中部和所述叶尖的气流折转角分别为49°、43°和54°。在小型发动机风扇的单排静子叶片中实现了近60°的气流折转角，从而实现大的气流折转角。

Description

带弯掠静子叶片的风扇

技术领域

本发明涉及航空航天机械设计及制造技术领域，特别涉及带弯掠静子叶片的风扇。

背景技术

在压气机叶栅中，一般把叶型转折角超过43°的叶栅称为大折转角叶栅。静叶在大转角条件下较强的二次流和大的逆压梯度造成根部区域气流的严重分离，导致级效率下降，流场显示根部前掠静叶能有效地抑制和延缓吸力面下端壁角区的分离，有益于压气机喘振裕度的提高，二次流损失是影响叶栅内总流动损失的主要因素之一，如何降低二次流损失是叶栅设计者重点考虑的问题。上世纪六十年代初期，王仲奇院士通过试验研究和理论分析证明，在透平叶栅中采用弯叶片可大幅度降低二次流损失，在此基础上提出了叶片弯扭气动成型理论。在涡轮中弯扭叶片已经有了大量成功应用的范例。与在涡轮中采用弯叶片相比，在压气机中采用弯叶片的历史较短，叶型损失占相当大的比例；叶片几何折转角小，叶片弯曲产生的叶片力的径向分力也小，控制径向压力梯度所形成的“C”型压力分布将使得两端壁区内边界层吸入主流的能力差。这两个因素使得在压气机中采用弯曲叶片控制二次流的效果不如涡轮中明显。因此要在压气机中应用弯曲叶片来降低损失，改善叶栅气动性能，提高效率，就需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别提出了一种带弯掠静子叶片的风扇。

本发明实施例一方面提出了一种带弯掠静子叶片的风扇，包括：风扇转子叶片，所述风扇转子叶片与转盘相连；和风扇静子叶片，所述风扇静子叶片与中介机匣相连，且所述风扇静子叶片包括叶根、中部和叶尖，其中，所述静子叶片从所述叶根至所述叶尖具有大的气流折转角，所述叶根、所述中部和所述叶尖的气流折转角分别为49°、43°和54°。

在本发明的一个实施例中，所述风扇静子叶片的弯角在约-10°至0°之间，其中，所述叶根的弯角在约-10°至-4°之间，所述中部的弯角接近0°。

在本发明的一个实施例中，所述风扇静子叶片的子午掠角在约-10°至-5°之间，其中，所述叶根的子午掠角在约-15°至-10°之间，所述中部的子午掠角在约-11°至-5°之间。

本发明实施例的带弯掠静子叶片的风扇具有以下优点：

1)在小型发动机风扇的单排静子叶片中实现了近60°的气流折转角，从而实现大的气流折转角。

2)通过对静子叶片弯角和子午掠角的设计，使得静子叶片端区流动获得改善，没有发生气流分离。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1a和1b分别为本发明实施例的弯角及子午掠角的示意图；

图2为本发明实施例的叶片积叠线的示意图；

图3为本发明实施例带弯掠静子叶片的风扇的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

为了简化发动机的结构，风扇采用单排静子叶片实现大的气流折转角。通常现有常规叶片实现大的气流折转角非常困难，气流在叶根和叶尖容易发生分离，从而堵塞流道。在本发明的实施例中，为了改善静子叶片端区的气流流动条件，提高压气机稳定工作裕度，本发明实施例提出了两端周向弯曲、叶根和叶尖前掠的风扇静子叶片。

如图1a和1b所示，分别为本发明实施例的弯角及子午掠角的示意图。如图2所示，为本发明实施例的叶片积叠线的示意图。其中，如图所示，弯角α为叶片积叠线与压气机轴线法平面的夹角。子午掠角β为气流方向与通过叶片前缘子午投影上O点的法线之间的夹角。

如图3所示，为本发明实施例带弯掠静子叶片的风扇的示意图。该带弯掠静子叶片的风扇包括风扇转子叶片100和风扇静子叶片200。其中，风扇转子叶片100与转盘300相连，风扇静子叶片200与中介机匣(图中未示出)相连。且风扇静子叶片200包括叶根210、中部220和叶尖230，其中，静子叶片200从叶根210至叶尖230具有大的气流折转角，叶根210、中部220和叶尖230的气流折转角分别为49°、43°和54°。如果再加上落后角，则叶根210、叶尖230的折转角则接近60°，从而实现大的气流折转角。然而在风扇静子叶片200中，大的气流折转角容易导致在叶根210和叶尖230处发生气流的严重分离。但本发明实施例的弯叶片能够改变径向压力分布，使得风扇静子叶片200两端流动改善，损失降低。另外，本发明实施例静子叶片200的叶根210和叶尖230的前掠能够抑制端区分离，从而提高稳定工作裕度。本发明实施例风扇静子叶片200采用弯掠的积叠形式，具体地，如图3所示。在风扇静子叶片200造型时，风扇静子叶片200的弯角在约-10°至0°之间，其中，叶根210的弯角在约-10°至-4°之间，中部220的弯角接近0°。风扇静子叶片200的子午掠角在约-10°至-5°之间，其中，叶根210的子午掠角在约-15°至-10°之间，中部220的子午掠角在约-11°至-5°之间。

本发明实施例还可以根据气流流动情况逐步调整叶片积叠线与径向线夹角和前掠角，直至气流能够轴向流出静子叶栅。

本发明实施例的带弯掠静子叶片的风扇具有以下优点：

1)在小型发动机风扇的单排静子叶片中实现了近60°的气流折转角。

2)通过对静子叶片弯角和子午掠角的设计，使得静子叶片端区流动获得改善，没有发生气流分离。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (3)

1.一种带弯掠静子叶片的风扇，其特征在于，包括：

风扇转子叶片，所述风扇转子叶片与转盘相连；和

风扇静子叶片，所述风扇静子叶片与中介机匣相连，且所述风扇静子叶片包括叶根、中部和叶尖，其中，所述静子叶片从所述叶根至所述叶尖具有大的气流折转角，所述叶根、所述中部和所述叶尖的气流折转角分别为49°、43°和54°。

2.如权利要求2所述的带弯掠静子叶片的风扇，其特征在于，所述风扇静子叶片的弯角在约-10°至0°之间，其中，所述叶根的弯角在约-10°至-4°之间，所述中部的弯角接近0°。

3.如权利要求2所述的带弯掠静子叶片的风扇，其特征在于，所述风扇静子叶片的子午掠角在约-10°至-5°之间，其中，所述叶根的子午掠角在约-15°至-10°之间，所述中部的子午掠角在约-11°至-5°之间。

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