CN111306111B - 一种转子叶片与机匣的叶尖间隙结构和控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种转子叶片与机匣的叶尖间隙结构和控制方法，其中叶尖间隙结构包括转子、机匣和控制部件。转子包括多个叶片，多个叶片沿转子的周向均匀分布。机匣包括刚性支撑体和柔性壁；刚性支撑体围绕在多个叶片的周围，柔性壁设置在刚性支撑体的内侧，柔性壁与多个叶片的叶尖之间具有叶尖间隙。控制部件与柔性壁连接，用于控制柔性壁的变形量，以调整叶尖间隙的大小。本公开能够使叶尖间隙结构工作在最佳叶尖间隙大小附近，还可以通过主动控制来削弱失速先兆波的影响，扩大稳定裕度。

Description

一种转子叶片与机匣的叶尖间隙结构和控制方法

技术领域

本公开涉及叶轮机领域，例如压气机、风机等，尤其涉及一种转子叶片与机匣的叶尖间隙结构和控制方法。

背景技术

叶轮机械是一种以连续旋转叶片为本体，使能量在流体介质与轴动力之间相互转换的动力机械。按照功能可以分为原动机械，例如汽轮机、燃气透平等(输出功)；工作机械，如水泵、风机、压气机、螺旋桨等(耗功)。压气机(compressor)是燃气涡轮发动机中利用高速旋转的叶片给空气作功以提高空气压力的部件。压气机叶轮叶片的前端部分呈弯曲状，称为导轮，其作用是将气体无冲击的导入工作叶轮，减小气流冲击损失。小型增压器的压气机叶轮一般将导轮与工作叶轮制成一体。压气机的叶轮出口有扩压器，使气体在叶轮中获得的动能尽可能多地转化为压力。扩压器分为叶片式和缝隙式两种。压气机的机匣有气流的进口和出口。进口一般呈轴向布置，流道略呈渐缩，以减小进气阻力。出口一般设计成流道沿圆周渐扩的蜗壳状，使高速气流在那里继续扩压，提高增压器的总效率。压气机由涡轮驱动，其主要性能参数有：转速、流量、空气流量、增压比和效率等。

高速旋转的转子叶片在机匣、轮毂组合形成的气流通道里工作，为避免摩擦发热或者磕碰而损坏转子叶片，一般会在转子叶尖与机匣壁面之间留有一定的间隙，即叶尖间隙。研究表明，叶尖间隙大小对叶轮机的稳定工作范围有一定的影响。当然，叶尖间隙不是越小越好，也不是越大越好，对每一台特定的压气机来说，都存在一个最佳的叶尖间隙。当压气机在这个最佳叶尖间隙状态下运行时，能有最大的稳定工作范围。但是，由于加工误差、装配误差以及工作条件，叶轮机往往并不是处在最佳的叶尖间隙状态，或者只在使用初期保持最佳叶尖间隙，随后叶尖间隙便会变化偏离最佳的状态。

具体来说，由于机匣一般为纯金属或者其他合金铸造或者锻造而成，由于加工精度而带来几何上的误差，导致叶尖间隙过大或者过小。机匣截面一般为圆形截面，在装配过程中可能会导致机匣与转子转轴的不同轴，从而带来叶尖间隙周向不均匀的问题。即使叶尖间隙在压气机投入使用初期处于最佳状态，随着工作时间的加长，由于叶片顶部磨损，机匣壁面磨损等，叶尖间隙必然会偏离最佳的状态。

发明内容

为了解决或者至少缓解上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种转子叶片与机匣的叶尖间隙结构和控制方法。

根据本公开的一个方面，一种转子叶片与机匣的叶尖间隙结构，包括：

转子，能够围绕一轴线转动；所述转子包括多个叶片，所述多个叶片沿所述转子的周向均匀分布；

机匣，包括刚性支撑体和柔性壁；所述刚性支撑体围绕在所述多个叶片的周围，所述柔性壁设置在所述刚性支撑体的内侧，所述柔性壁与所述多个叶片的叶尖之间具有叶尖间隙；以及

控制部件，与所述柔性壁连接，用于控制所述柔性壁的变形量，以调整所述叶尖间隙的大小。

根据本公开的至少一个实施方式，所述控制部件包括控制器和多个执行单元，每个执行单元用于控制所述柔性壁的部分区域的变形量；每个执行单元设置在所述柔性壁的外侧并将所述柔性壁与所述刚性支撑体连接；所述控制器连接所述多个执行单元，用于控制所述多个执行单元的动作。

根据本公开的至少一个实施方式，所述柔性壁包括多个紧密排列的柔性壁单元，每个柔性壁单元的外侧设置与其对应的一个所述执行单元。

根据本公开的至少一个实施方式，每个所述执行单元包括：

作动部件，连接在与其对应的所述柔性壁单元的外侧，用于带动所述柔性壁单元产生移动；

驱动器，与所述刚性支撑体固定连接，所述驱动器的输出端与所述作动部件连接，用于驱动所述作动部件沿垂直于所述柔性壁单元壁面的方向移动；所述驱动器的控制端与所述控制器连接；以及

间隙测量传感器，设置在所述柔性壁单元并与所述控制器连接，用于检测所述叶尖间隙的大小。

根据本公开的至少一个实施方式，所述控制部件还包括动态压力传感器，所述动态压力传感器与所述控制器连接，用于检测流经所述叶尖间隙的气流的流场压力信号。

根据本公开的至少一个实施方式，所述柔性壁采用紧致多孔材料制成。

根据本公开的另一个方面，一种转子叶片与机匣的叶尖间隙控制方法，采用上述任一项的叶尖间隙结构，所述控制方法包括：

获取检测到的所述叶尖间隙大小的数值；

将获取到的所述叶尖间隙大小的数值与预设值进行比较；以及

如果获取到的所述叶尖间隙大小的数值与预设值之间的差值超过预设范围，则调整所述柔性壁的变形量，使所述叶尖间隙的值趋向于所述预设值。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括：

如果获取到的所述叶尖间隙大小的数值与预设值之间的差值在所述预设范围内，则保持所述柔性壁的变形量。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括：

获取检测到的流经所述叶尖间隙的气流的流场压力信号；

获取失速先兆波信号的幅值信息和相位信息；以及

根据获取的所述流场压力信号、所述幅值信息和所述相位信息生成波动控制信号；通过所述波动控制信号控制所述柔性壁的振动，以削弱失速先兆波。

根据本公开的至少一个实施方式，所述波动控制信号的幅值信息与所述失速先兆波信号的幅值信息相同；所述波动控制信号的相位信息与所述失速先兆波信号的相位信息相反。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开转子叶片与机匣的叶尖间隙结构的示例性剖面结构图。

图2是本公开转子叶片与机匣的叶尖间隙结构的示例性立体结构图。

图3是本公开执行单元的示例性立体结构图。

图4是本公开叶尖间隙结构的控制方法的第一示例性流程图。

图5是本公开叶尖间隙结构的控制方法的第二示例性流程图。

附图标记说明：

10-机匣；21-刚性支撑体；22-柔性壁；221-柔性壁单元；30-叶片；40-叶尖间隙；50-转子；60-控制部件；61-执行单元；611-作动部件；612-驱动器；613-间隙测量传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

目前在带有机匣和转子叶片30结构的叶轮机领域中，机匣一般为纯金属或者其他合金铸造或者锻造而成，在转子叶尖与机匣壁面之间留有一定的间隙，即叶尖间隙。叶尖间隙大小对叶轮机的稳定工作范围有一定的影响，存在一个最佳的间隙大小。但是，由于加工误差、装配误差以及工作条件，叶轮机往往并不是处在最佳的叶尖间隙状态，或者只在使用初期保持最佳叶尖间隙，随后叶尖间隙便会变化偏离最佳的状态。故此本公开针对叶轮机中的机匣和转子叶片30结构，力图解决或者至少缓解上述技术问题中的至少一个，揭示了一种转子叶片30与机匣的叶尖间隙结构和控制方法。

根据本公开的一个方面，参见图1和图2所示，图1是本公开转子叶片30与机匣的叶尖间隙结构的示例性剖面结构图，图2是本公开转子叶片30与机匣的叶尖间隙结构的示例性立体结构图。一种转子叶片30与机匣的叶尖间隙结构，包括转子50、机匣10以及控制部件60。转子50能够围绕一轴线转动，该轴线的延伸方向称为转子50的轴向，从该轴线垂直向外呈辐射状延伸的方向称为转子50的径向。转子50包括多个叶片30，多个叶片30沿转子50的周向均匀分布。叶片30具有叶根、叶身和叶尖；叶根固定在转子50上，叶身沿转子50的径向呈一定的空间曲面形式伸展。叶尖位于叶片30的径向最外侧。叶片30跟随转子50一起围绕轴线做圆周转动。机匣10作为包绕在转子50外部的壳体部件，用来形成气流通道，例如图1中所示的箭头代表气流的流动方向。机匣10包括刚性支撑体21和柔性壁22；刚性支撑体21围绕在多个叶片30的周围，即遮盖在整个圆周方向的叶片30外部周围。刚性支撑体21可以采用金属等刚性材料制成壳体状。柔性壁22由柔性材料制成，有一定的弹性，且密闭性好。柔性壁22连接在刚性支撑体21的内侧，柔性壁22与多个叶片30的叶尖之间具有叶尖间隙40。在叶片30转动的情况下，多个叶片30的叶尖运动轨迹会形成一个圆形曲面，该圆形曲面到柔性壁22之间的间距即为叶尖间隙40。本文所说的内侧是指接近叶片30的方向，外侧是指远离叶片30的方向。该方案中的机匣10有可选择的多种实施方式，可以将整个机匣10均设置成刚性支撑体21和柔性壁22的结构形式，也可以只在围绕多个叶片30的圆周部分设置成，刚性支撑体21和柔性壁22的结构形式，在机匣10的其他部分仍采用传统的由纯金属或者其他合金铸造或者锻造而成的刚性壳体。在这种形式中，刚性支撑体21和柔性壁22所覆盖的区域可以自前缘前方0.5倍弦长到尾缘后0.5倍弦长范围。控制部件60与柔性壁22连接，用于控制柔性壁22的变形量，以调整叶尖间隙40的大小。控制部件60使柔性壁22产生向外侧的变形，则柔性壁22与叶尖之间的间距就会加大，叶尖间隙40随之增加，反之则叶尖间隙40将减小。在本方案中，控制部件60的实现形式也可以有多种不同的选择，不同实施方式的共同特征是与柔性壁22连接或接触，通过向柔性壁22施加作用力(可以是通过机械传动产生的力，也可以是电磁作用产生的力)的形式使柔性壁22产生沿曲面法线方向的位移或变形。控制部件60的范围也包括使柔性壁22产生位移或变形所需的配套部件，例如对何时进行变形以及变形量是多少进行判断和计算的控制器(控制器可以设置在不同的位置，故在图中未示出)、向控制器输送所需信号的检测部件(如各种传感器)等。

本公开的叶尖间隙结构在机匣10包绕转子叶片30的部分设置刚性支撑体21和柔性壁22，使柔性壁22和叶尖之间形成叶尖间隙40。通过控制部件60与柔性壁22连接，控制柔性壁22的变形量，以调整叶尖间隙40的大小。该方案使得根据工况来实现和保持最佳的叶尖间隙40成为可能，解决了现有技术中采用刚性机匣10由于加工误差、装配误差以及工作条件，叶轮机不是处在最佳的叶尖间隙40状态，或者只在使用初期保持最佳叶尖间隙40，随后叶尖间隙40偏离最佳状态的问题，增强了转子叶片30和机匣10的工作稳定性，保证叶尖间隙40的工作裕度。

在本公开的一个实施方式中，控制部件60的一种实施方案可以包括控制器和多个执行单元61。每个执行单元61设置在柔性壁22的外侧，柔性壁22通过执行单元61与刚性支撑体21连接。可选的，执行单元61可以固定设置在刚性支撑体21的内侧，柔性壁22固定设置在执行单元61的内侧，使得柔性壁22、执行单元61和刚性支撑体21形成夹层结构。执行单元61也可以部分穿过刚性支撑体21而固定在刚性支撑体21上，柔性壁22固定设置在执行单元61的内侧，且柔性壁22与刚性支撑体21之间留有足够柔性壁22产生变形的间隙。这两种执行单元61的设置方式以及明显的其他变形设置方式也都在本方案的概括范围之内。其中，多个执行单元61的位置可以均匀的分布在柔性壁22的外侧，也可以根据需要控制的叶尖间隙40的位置进行局部设置。例如，如果需要在整个圆周方向上来控制叶尖间隙40的大小，则在整个圆周分布的柔性壁22外侧均匀的排列多个执行单元61，每个执行单元61用于控制柔性壁22的部分区域的变形量。控制器连接多个执行单元61，用于统一控制多个执行单元61的动作，通过统一协调控制柔性壁22每个部分区域的变形量，来达到整体控制和优化叶尖间隙40大小的目的。如果需要在局部区域上来控制叶尖间隙40的大小，则在该局部区域的柔性壁22外侧均匀的排列多个执行单元61，每个执行单元61用于控制柔性壁22的部分区域的变形量。控制器连接多个执行单元61，用于统一控制多个执行单元61的动作，通过统一协调控制柔性壁22每个部分区域的变形量，来达到局部控制和优化叶尖间隙40大小的目的。

进一步地，在柔性壁22的一种可选的实施方式中，柔性壁22包括多个紧密排列的柔性壁单元221，每个柔性壁单元221的外侧设置与其对应的一个执行单元61。柔性壁单元221的形状可以是矩形、菱形、五边形等不同形式的平板体。柔性壁单元221紧密的排列在一起，使得相邻的柔性壁单元221之间没有缝隙，紧密排列在一起的多个柔性壁单元221共同组成柔性壁22。与每个柔性壁单元221对应的执行单元61控制单个柔性壁单元221的移动，通过控制器统一协调控制每个柔性壁单元221的移动位置使整个柔性壁22呈现空间不同的曲面形状。该实施方案中，单个柔性壁单元221的尺寸可以根据设计获得合理的取值范围，保证局部或整体控制叶尖间隙40大小的精确程度。

进一步地，参见图3所示的执行单元61的示例性立体结构图，在执行单元61的一种可选的实施方式中，每个执行单元61包括作动部件611、驱动器612以及间隙测量传感器613。作动部件611连接在与其对应的柔性壁单元221的外侧，用于带动相应的柔性壁单元221产生移动。驱动器612与刚性支撑体21固定连接，参见上面不同的实施方式可知，驱动器612的一端(与输出端相对的一端)可以固定连接在刚性支撑体21的内侧；驱动器612的一端也可以穿过刚性支撑体21而与刚性支撑体21固定连接，即驱动器612的一端暴露在刚性支撑体21的外侧。驱动器612的输出端与作动部件611连接，用于驱动作动部件611沿垂直于柔性壁单元221壁面的方向移动。输出端是指能够产生运动输出的一端。其中，驱动器612可以采用微型电机，微型电机的输出轴设置成丝杠，微型电机的另一端固定在刚性支撑体21上，使丝杠的轴向垂直于柔性壁单元221的壁面。作动部件611采用与丝杠配合的螺母，通过微型电机带动丝杠旋转使作动部件611沿着丝杠轴向往复移动，带动柔性壁单元221移动。驱动器612也可以采用电磁驱动器612，电磁驱动器612的输出轴能够产生轴向的伸缩移动，电磁驱动器612的另一端固定在刚性支撑体21上，使输出轴的轴向垂直于柔性壁单元221的壁面。作动部件611采用固定块，固定块的一端固定连接在柔性壁单元221的外侧壁，固定块的另一端固定连接在电磁驱动器612输出轴的端部，通过电磁驱动器612带动固定块沿着输出轴的轴向往复移动，带动柔性壁单元221移动。驱动器612和作动部件611也可以采用其他的组合结构。驱动器612的控制端与控制器连接，通过控制端来对驱动器612的动作进行控制。

其中，间隙测量传感器613设置在柔性壁单元221并与控制器连接，用于检测叶尖间隙40的大小。间隙测量传感器613可以嵌入到柔性壁单元221的内侧面正对着叶尖的位置，检测与叶尖之间的间距，并将检测信号输送给控制器，由控制器根据检测到的叶尖间隙40来控制驱动器612的动作。

针对以上不同的实施方式，可选的，控制部件60还可以包括动态压力传感器(图中未示出)，动态压力传感器是指可以适合于各种动态压力测量的传感器，例如测量气流脉动、激增、洞穴和气动压力波动等。动态压力传感器与控制器连接，用于检测流经叶尖间隙40的气流的流场压力信号。转子50带动叶片30在机匣10内转动工作时，气流经过叶尖间隙40在机匣10内流动，通过将动态压力传感器安装在机匣10内气流流过的适当位置可以测量到流经叶尖间隙40的气流的流场压力信号，并将该信号传送给控制器进行处理。通过该方案，可以使对失速先兆波的抑制成为可能，扩大了叶尖间隙40工作过程的稳定裕度。

针对以上不同的实施方式，可选的，柔性壁22可以采用紧致多孔材料制成。多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。紧致多孔材料是指孔径介于2nm-50nm的多孔材料。机匣10的柔性壁22采用紧致多孔材料，可以吸收宽频噪声，减少转子叶片30和气流在工作时的噪声辐射。

根据本公开的另一个方面，参见图4所示的叶尖间隙结构的控制方法的第一示例性流程图，一种转子叶片30与机匣的叶尖间隙控制方法，该控制方法采用上述实施方式中任一项的叶尖间隙结构，控制方法包括：

S11、获取检测到的叶尖间隙40大小的数值。如前面的实施方式所描述的，控制部件60的范围包括了使柔性壁22产生位移或变形所需的配套部件，例如对何时进行变形以及变形量是多少进行判断和计算的控制器，向控制器输送所需信号的检测部件(如各种传感器)等。该步骤中，通过检测部件实时检测叶尖间隙40的大小，例如通过设置在柔性壁单元221的间隙测量传感器613来实时测量叶尖间隙40的大小，控制器获取间隙测量传感器613传输的反应叶尖间隙40大小的检测信号，检测信号需要处理成数字信号，控制器从检测信号中获取叶尖间隙40大小的数值。

S12、将获取到的叶尖间隙40大小的数值与预设值进行比较。其中，预设值是经过事先计算或模拟实验获得的叶尖间隙40大小的最佳值。该值存储在存储器中供控制器调用。该步骤中控制器将获取到的叶尖间隙40大小的数值与调取的存储器中的预设值进行比较。

S13、如果获取到的叶尖间隙40大小的数值与预设值之间的差值超过预设范围，则调整柔性壁22的变形量，使叶尖间隙40的值趋向于预设值。其中，预设范围根据对精确度的要求来设置，也就是通常所说的允许误差值，例如0.1％、0.5％等。在该步骤中，控制器将获取到的叶尖间隙40大小的数值与预设值作差，判断差值的绝对值是否在允许的误差值之内。如果超过该预设范围，则控制执行单元61对柔性壁22的变形量进行调整，调整的方向根据差值的正负属性进行判断，使叶尖间隙40朝着预设值(最佳的叶尖间隙40大小)进行变化。例如，如果控制器计算得到的差值为负值，且差值的绝对值超出了预设范围，判断实际的叶尖间隙40小于最佳叶尖间隙40大小，则控制器控制执行单元61使柔性壁22的变形量朝着增加叶尖间隙40大小的趋势调整。如果控制器计算得到的差值为正值，且差值的绝对值超出了预设范围，判断实际的叶尖间隙40大于最佳叶尖间隙40大小，则控制器控制执行单元61使柔性壁22的变形量朝着减小叶尖间隙40大小的趋势调整。

需要说明的是，在柔性壁22由多个紧密排列的柔性壁单元221共同组成，每个柔性壁单元221对应设置一个执行单元61时，所有执行单元61由控制器统一控制，同时工作。每个局部区域的最佳叶尖间隙40的大小可能会不同，故每个区域根据该区域设定的预设值进行调整。调整后，由多个紧密排列的柔性壁单元221组成的整体柔性壁22在空间内的几何形状可能不是中心对称的。

通过本公开的控制方法，能够动态地控制叶尖间隙40的大小，使其始终处于最佳叶尖间隙40大小的允许误差范围以内，从而增强叶轮机例如压气机的工作稳定性，保证工作裕度。

在本公开的一个实施方式中，该控制方法还包括：

S14、如果获取到的叶尖间隙40大小的数值与预设值之间的差值在预设范围内，则保持柔性壁22的变形量。本步骤中的预设范围与步骤S13中的预设范围相同。在该步骤中，控制器将获取到的叶尖间隙40大小的数值与预设值作差，判断差值的绝对值是否在允许的误差值之内。如果在该预设范围之内，说明叶尖间隙40的大小接近于最佳的叶尖间隙40大小，则控制执行单元61保持当前柔性壁22的变形量，使叶尖间隙40维持现有的大小。

本领域技术人员可以理解的是，本公开的控制方法中，控制器对于当前叶尖间隙40大小的获取是在离散的时间点进行的，在某一个时间点获取到当前叶尖间隙40大小然后依次执行后面的各个步骤，形成一个循环，在下一个时间点获取调整后的叶尖间隙40大小再依次执行后面的各个步骤。也就是说从步骤S11至步骤S13或从步骤S11至步骤S14是循环进行的闭环控制过程。

在本公开的一个实施方式中，参见图5所示的叶尖间隙结构的控制方法的第二示例性流程图，该控制方法还包括：

S21、获取检测到的流经叶尖间隙40的气流的流场压力信号。在该实施方式中，控制部件60可以包括动态压力传感器，动态压力传感器与控制器连接，用于检测流经叶尖间隙40的气流的流场压力信号。控制器获取到动态压力传感器传送的流场压力信号，检测信号需要处理成数字信号，控制器从检测信号中获取流场压力大小的数值。

S22、获取失速先兆波信号的幅值信息和相位信息。发明人通过研究发现，压气机进入失稳状态前存在失速先兆波，抑制先兆波的演化能够推迟压气机的失速，从而扩大稳定裕度。在该步骤中，失速先兆波信号的幅值信息和相位信息可以通过模拟计算或实验得到，并传输给控制器。

其中，从附图5可以看出，步骤S21和步骤S22之间的执行顺序没有先后，是并行执行的，且在设定的时间段(如采样时间间隔)内重复执行。

S23、根据获取的流场压力信号、幅值信息和相位信息生成波动控制信号。控制器根据流场压力信号、幅值信息和相位信息之间的关系生成波动控制信号，波动控制信号的作用是为了控制执行单元61，使执行单元61按照波动控制信号的波形变化来产生动作，带动柔性壁22做相应的变形。通过波动控制信号控制柔性壁22的振动。波动控制信号控制柔性壁22振动的目的是为了对失速先兆波进行削弱或控制，从而达到主动控制的目的，扩大转子叶片30和机匣10之间间隙结构的稳定裕度。

进一步地，波动控制信号的幅值信息可以与失速先兆波信号的幅值信息相同；波动控制信号的相位信息可以与失速先兆波信号的相位信息相反。该实施方式是利用“反声对消原理”(反声对消原理，即两组振幅相同、相位相反的波会相互抵消)，按照一定的控制规律波动的柔性壁面会产生特定振幅和相位的压力波，当波动控制信号的幅值信息与失速先兆波信号的幅值信息相同；波动控制信号的相位信息与失速先兆波信号的相位信息相反时，可以对消流场中的失速先兆波，使得主动控制的效果达到最好，扩大叶尖间隙结构的稳定裕度。

上述的步骤S11至步骤S13或步骤S11至步骤S14的控制过程与步骤S21至步骤S23的控制过程之间是并行的关系，在图4和图5所示的流程示意图中将两个控制过程分别进行了表示，但本领域技术人员可以理解即使附图分开表示，两者并行的关系也是可以包括在同一个实施例中的。

需要说明的是，本领域技术人员可以得知本公开上述的叶尖间隙结构和控制方法，可以应用在具有转子叶片30与机匣10的叶轮机领域，例如但不限于压气机和风机，从而可以使叶尖间隙结构工作在最佳叶尖间隙40大小附近，还可以通过主动控制来削弱失速先兆波的影响，扩大稳定裕度。

此外，在本公开各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个可读存储介质中。所述存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (9)

1.一种转子叶片与机匣的叶尖间隙结构，其特征在于，包括：

转子，能够围绕一轴线转动；所述转子包括多个叶片，所述多个叶片沿所述转子的周向均匀分布；

机匣，包括刚性支撑体和柔性壁；所述刚性支撑体围绕在所述多个叶片的周围，所述柔性壁设置在所述刚性支撑体的内侧，所述柔性壁与所述多个叶片的叶尖之间具有叶尖间隙；以及

控制部件，与所述柔性壁连接，用于控制所述柔性壁的变形量，以调整所述叶尖间隙的大小；所述控制部件包括控制器和多个执行单元，每个执行单元用于控制所述柔性壁的部分区域的变形量；每个执行单元设置在所述柔性壁的外侧并将所述柔性壁与所述刚性支撑体连接；所述控制器连接所述多个执行单元，用于控制所述多个执行单元的动作；

所述控制器用于根据流场压力信号、幅值信息和相位信息生成波动控制信号；所述执行单元根据所述波动控制信号控制所述柔性壁振动。

2.如权利要求1所述的叶尖间隙结构，其特征在于，所述柔性壁包括多个紧密排列的柔性壁单元，每个柔性壁单元的外侧设置与其对应的一个所述执行单元。

3.如权利要求2所述的叶尖间隙结构，其特征在于，每个所述执行单元包括：

作动部件，连接在与其对应的所述柔性壁单元的外侧，用于带动所述柔性壁单元产生移动；

驱动器，与所述刚性支撑体固定连接，所述驱动器的输出端与所述作动部件连接，用于驱动所述作动部件沿垂直于所述柔性壁单元壁面的方向移动；所述驱动器的控制端与所述控制器连接；以及

间隙测量传感器，设置在所述柔性壁单元并与所述控制器连接，用于检测所述叶尖间隙的大小。

4.如权利要求1至3任一项所述的叶尖间隙结构，其特征在于，所述控制部件还包括动态压力传感器，所述动态压力传感器与所述控制器连接，用于检测流经所述叶尖间隙的气流的流场压力信号。

5.如权利要求1至3任一项所述的叶尖间隙结构，其特征在于，所述柔性壁采用紧致多孔材料制成。

6.一种转子叶片与机匣的叶尖间隙控制方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的叶尖间隙结构，所述控制方法包括：

获取检测到的所述叶尖间隙大小的数值；

将获取到的所述叶尖间隙大小的数值与预设值进行比较；以及

如果获取到的所述叶尖间隙大小的数值与预设值之间的差值超过预设范围，则调整所述柔性壁的变形量，使所述叶尖间隙的值趋向于所述预设值。

7.如权利要求6所述的叶尖间隙控制方法，其特征在于，还包括：

如果获取到的所述叶尖间隙大小的数值与预设值之间的差值在所述预设范围内，则保持所述柔性壁的变形量。

8.如权利要求6或7所述的叶尖间隙控制方法，其特征在于，还包括：

获取检测到的流经所述叶尖间隙的气流的流场压力信号；

获取失速先兆波信号的幅值信息和相位信息；以及

根据获取的所述流场压力信号、所述幅值信息和所述相位信息生成波动控制信号；通过所述波动控制信号控制所述柔性壁的振动，以削弱失速先兆波。

9.如权利要求8所述的叶尖间隙控制方法，其特征在于，所述波动控制信号的幅值信息与所述失速先兆波信号的幅值信息相同；所述波动控制信号的相位信息与所述失速先兆波信号的相位信息相反。

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