CN106837858B - 锯齿阻流结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种锯齿阻流结构，设置在离心压气机叶轮出口和扩压器中间的过渡区间内，包括：第一阻流单元，第一阻流单元包括多个第一阻流齿，多个第一阻流齿围绕过渡区间的中轴线周向均匀间隔分布；第二阻流单元，第二阻流单元包括多个第二阻流齿，多个第二阻流齿围绕过渡区间的中轴线周向均匀间隔分布；第一阻流单元与第二阻流单元交错设置、呈锯齿状。本发明的有益效果如下：可以极大改善过渡区间和无叶扩压器进口段的流动状况，特别是出现倒流的情况下，本发明中的锯齿结构可以大大提高端壁区倒流的难度，阻止气流从靠近端壁区域到流道叶轮，减轻该区域流动对主流的影响，加大压气机的稳定工作范围，提高无叶扩压器乃至整个压气机的工作性能。

Description

锯齿阻流结构
技术领域
本发明涉及离心压气机领域，特别是涉及一种离心压气机叶轮出口和扩压器进口中间的过渡段的锯齿阻流结构。
背景技术
离心压气机的扩压器段通常是指在与叶轮出口相连接的由两层隔板形成一个环形通道，它对于离心压气机的正常工作有相当重要的作用。按照扩压器内部有无叶片可以分为有叶扩压器和无叶扩压器，该发明主要是针对无叶扩压器。一般情况下，气体经过高速旋转的叶轮，具有较高的速度，然后进入扩压器。在扩压器中，气体减速增压，即，将动能转化为压力能，从而压力进一步变高，这就是无叶扩压器的基本的工作原理。
但是，在实际的叶轮中，气体的流动状况远远比这复杂得多。正如前文所述，气体进入无叶扩压器以后，压力是在逐渐变大的，所以，气体是在逆压梯度下流动。尤其是在靠近壁面处，附面层的作用会加大气体向下游流动的阻力。特别地，在靠近轮盖的一侧，也即叶顶侧，经常存在着一些涡团，它们是在叶轮中的某个位置形成的，然后随着流动不断发展，最后跟着主流流出来。再加上叶顶泄漏流、尾迹流等众多因素的综合影响，导致在压气机叶轮出口处，尤其在和轮盖靠近的一侧，流动很复杂，通常不能够沿着主流方向流动，甚至发生倒流。而前文所描述的这些复杂流动，将直接进入到无叶扩压器，从而导致在无叶扩压器的进口段，尤其与轮盖相连接的一侧区域，流动状况很差，气体不能随主流流入扩压器进一步提升压力，严重的，发生倒流现象，使压气机工作性能下降很大。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种能够大大地减少逆压梯度下无叶扩压器进口段的倒流状况，改善无叶扩压器进口段的流动状况，提高扩压器乃至整个离心压气机的稳定工作范围，进而提高压气机的工作性能的锯齿阻流结构。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种锯齿阻流结构，设置在离心压气机叶轮出口和扩压器中间的过渡区间内，包括：第一阻流单元，所述第一阻流单元包括多个第一阻流齿，多个所述第一阻流齿围绕所述过渡区间的中轴线周向均匀间隔分布；第二阻流单元，所述第二阻流单元包括多个第二阻流齿，多个所述第二阻流齿围绕所述过渡区间的中轴线周向均匀间隔分布；其中所述第一阻流单元与所述第二阻流单元交错设置、呈锯齿状。
优选地，所述第一阻流单元与所述第二阻流单元倾斜设置在所述过渡区间内，所述第一阻流齿与所述第二阻流齿与所述过渡区间壁面之间的夹角与气流的主流方向相同。
优选地，所述第一阻流单元与所述第二阻流单元与所述过渡区间壁面之间的夹角为10°～15°。
优选地，在所述第一阻流单元与所述第二阻流单元与所述过渡区间壁面的连接处为倒角设置。
优选地，所述第一阻流单元与所述第二阻流单元在所述过渡区间的壁面上的径向投影长度为整个所述过渡区间径向投影的长度的30％～50％。
优选地，所述第一阻流单元及所述第二阻流单元占据所述过渡区间沿来流方向0％～60％的区域。
优选地，所述第一阻流单元与所述第二阻流单元的顶点与所述过渡区间壁面的轴向高度小于等于所述过渡区间轴向高度的5％。
优选地，所述第一阻流齿及所述第二阻流齿的数量各为28个～36个。
优选地，相邻的所述第一阻流齿与所述第二阻流齿在周向上的间距小于等于每个所述第一阻流齿或所述第二阻流齿宽度的50％。
优选地，相邻的所述第一阻流齿与所述第二阻流齿在径向上的间距小于等于每个所述过渡区间径向长度的10％。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：可以极大的改善过渡区间和无叶扩压器进口段的流动状况，特别是出现倒流的情况下，本发明中的锯齿结构可以大大提高端壁区倒流的难度，阻止气流从靠近端壁区域到流道叶轮，减轻该区域流动对主流的影响，加大压气机的稳定工作范围，提高无叶扩压器乃至整个压气机的工作性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1为带有本发明锯齿阻流结构离心压气机的结构示意图；
图2为本发明锯齿阻流结构单个锯齿结构局部放大示意图；
图3为本发明锯齿阻流结构结构示意图；
图4为本发明锯齿阻流结构局部放大图。
图中：
1-流道段 2-过渡区间 3-扩压器
4-第一阻流齿 5-第二阻流齿
具体实施方式
下面采用具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1～图4所示，在离心压气机叶轮出口(流道段1)和扩压器3中间的过渡区间2部分，包含有两层交错排列的倾斜的锯齿形结构，且所述锯齿倾斜方向与气流的主流方向相同，且所述锯齿与扩压器3壁面连接处进行倒角操作，以保证连接处光滑。
本发明在过渡区间2的进口段靠近轮盖的一侧的隔板上，沿着周均匀地分布了两层锯齿结构(第一阻流单元和第二阻流单元)，靠近叶轮的称之为第一阻流单元，远离叶轮的称之为第二阻流单元，如图3所示，两层锯齿结构分布在整个压气机过渡区间2的0％～60％，且相互交错排列。两层锯齿结构的根部，即锯齿结构与隔板相连的部分，径向间距不超过整个过渡区间2径向长度的10％，这主要是保证第一层锯齿结构和第二层锯齿结构间距要合适，不宜太小，因为太小导致气体无法流经此位置，也不宜太大，因为间距太大会导致阻止倒流的功能弱化，对气流的改善效果降低。
图4是本发明的局部放大示意图，为了方便理解，以此图为示例进行说明。每个锯齿结构(第一阻流齿4和第二阻流齿5)都是倾斜的，倾斜角θ为10°～15°，即第一阻流齿4或第二阻流齿5与壁面的夹角θ为10°～15°，并且锯齿结构与壁面相连的部分要倒角，以保证连接处光滑过度，减小气体流动的阻力。锯齿在过渡区间2的壁面上的径向投影长度d1为整个过渡区间2径向投影的长度的30％～50％，这样是为了实现前所描述的两层锯齿结构分布在整个过渡区间2进口段的0％～60％，不宜过大，因为太大会对后续的扩压器3内部流动造成较大的影响。锯齿顶点与壁面的轴向高度不超过整个扩过渡区间2轴向高度的5％，这个高度是锯齿在垂直与过渡区间2壁面方向上的最大高度，其不应该超过两层过渡区间2隔板间距的5％，因为端壁区的倒流和二次流动等主要集中分布在靠近端壁的5％的区域之内，同时，若是太大也会对主流造成较大的影响，可能会得不偿失。两层锯齿每一层数目建议为28～36个，均匀并且对称的分布在整个圆周上，以尽量减小该锯齿结构对来流造成的轴向不均匀性。相邻的两个锯齿周向间距不大于每个锯齿宽度的50％，也即前后两层相邻的两个锯齿的周向间距不大于每个锯齿宽度的50％，不宜太大的原因是为保证该结构功能的有效性，避免相邻锯齿结构间距太大造成的阻止倒流这一目的的有效性的降低。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种锯齿阻流结构，设置在离心压气机叶轮出口和扩压器中间的过渡区间内，其特征在于，包括：
第一阻流单元，所述第一阻流单元包括多个第一阻流齿，多个所述第一阻流齿围绕所述过渡区间的中轴线周向均匀间隔分布；
第二阻流单元，所述第二阻流单元包括多个第二阻流齿，多个所述第二阻流齿围绕所述过渡区间的中轴线周向均匀间隔分布；其中
所述第一阻流单元与所述第二阻流单元交错设置、呈锯齿状；
所述第一阻流单元与所述第二阻流单元倾斜设置在所述过渡区间内，所述第一阻流齿与所述第二阻流齿与所述过渡区间壁面之间的夹角与气流的主流方向相同；
所述第一阻流单元与所述第二阻流单元与所述过渡区间壁面之间的夹角为10°～15°。
2.根据权利要求1所述的锯齿阻流结构，其特征在于，在所述第一阻流单元与所述第二阻流单元与所述过渡区间壁面的连接处为倒角设置。
3.根据权利要求1所述的锯齿阻流结构，其特征在于，所述第一阻流单元与所述第二阻流单元在所述过渡区间的壁面上的径向投影长度为整个所述过渡区间径向投影的长度的30％～50％。
4.根据权利要求1所述的锯齿阻流结构，其特征在于，所述第一阻流单元及所述第二阻流单元占据所述过渡区间沿来流方向0％～60％的区域。
5.根据权利要求1所述的锯齿阻流结构，其特征在于，所述第一阻流单元与所述第二阻流单元的顶点与所述过渡区间壁面的轴向高度小于等于所述过渡区间轴向高度的5％。
6.根据权利要求1所述的锯齿阻流结构，其特征在于，所述第一阻流齿及所述第二阻流齿的数量各为28个～36个。
7.根据权利要求1所述的锯齿阻流结构，其特征在于，相邻的所述第一阻流齿与所述第二阻流齿在周向上的间距小于等于每个所述第一阻流齿或所述第二阻流齿宽度的50％。
8.根据权利要求1所述的锯齿阻流结构，其特征在于，相邻的所述第一阻流齿与所述第二阻流齿在径向上的间距小于等于每个所述过渡区间径向长度的10％。
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