CN213574369U - 基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构，涉及燃气轮机风扇及压气机叶片的技术领域，叶片减阻结构包括叶片和多根排气立柱，叶片的叶根部的表面设有凹腔，凹腔内并排设置有多根排气立柱，多根排气立柱与凹腔内底壁之间设有气流进气通道，凹腔的一端口为气流进气通道的入口端，相邻的两排气立柱之间形成气流排气通道。本实用新型的叶片减阻结构可用于航空、舰船或发电动力装置领域的燃气轮机风扇及压气机叶片，可有效控制壁面速度梯度，抑制附面层分离，减小叶表摩擦阻力，优化叶片气动特性，提高整机的工作效率，叶片减阻结构中起减阻作用的气流与主流一致，无需增加减阻剂、添加剂等物质，环境友好无污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空、舰船或发电动力装置中燃气轮机风扇及压气机的技术领域，尤其涉及基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构。
背景技术
航空、舰船和发电领域用到各种形式的燃气轮机，如涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮桨扇发动机及涡轮轴发动机，这些发动机的风扇叶片、压气机叶片、螺旋桨叶片、旋翼和尾桨需要旋转产生用于前进、上升或平稳等动作的推力、拉力、升力或平衡力矩。无论哪种形式燃气轮机的叶片(动叶、静叶或导叶)，受叶片高度影响，叶根附面层占所在环面的比例比叶顶大，叶根处叶片厚度及叶型弯角比叶顶大，附面层易分离，附面层内气流与叶片的摩擦阻力带来的损失也大，该损失在叶片总损失中占有不可忽视的比例。叶片作为各动力装置中气流所流经的主要部件，其性能优劣关系到各动力装置的效率，涡轮所做的功消耗在叶片附面层内的摩擦损失越多，各动力装置的效率越低。减小附面层内摩擦阻力，有利于提高各动力装置效率，从而能够节约能源。所以，燃气轮机风扇及压气机叶片中应用减阻技术无论对于军用还是民用燃气轮机，均具有很高的经济价值。
目前，在减阻技术方面有很多方法，例如：在流体中加入减阻剂或添加剂，但这些技术需要额外消耗物料，不够环保、对环境不够友好；另外，对壁面采用振动减阻或微气泡减阻，这些技术在燃气轮机风扇及压气机中操作不易实现。
自然界中，鲨鱼头部两侧分别具有5-7个鳃裂，与周围的体表近似处于同一流面上。鲨鱼吸水后，水由两侧鳃裂流出体外，该部分水与周围环境液体相互作用，降低鲨鱼自身运动的摩擦阻力。本实用新型从仿生学角度出发，基于鲨鱼鳃结构设计了燃气轮机风扇及压气机的叶片减阻结构。
实用新型内容
针对上述产生的问题，本实用新型的目的在于提供基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构，能够适当增加燃气轮机风扇及压气机叶片表面的附面层厚度，控制主流与叶片表面接触，减小附面层内速度梯度，从而减小叶片表面摩擦阻力。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构，所述叶片减阻结构包括叶片和多根排气立柱，所述叶片的叶根部的表面向其内部设有凹腔，所述凹腔内并排设置有多根所述排气立柱，多根所述排气立柱与所述凹腔内底壁之间设有气流进气通道，所述凹腔的一端口为所述气流进气通道的入口端，相邻的两所述排气立柱之间形成气流排气通道；
气流流经所述叶片表面时，从所述入口端流入所述气流进气通道，从多个所述气流排气通道流出，气流流出多个所述气流排气通道时形成射流，并沿所述叶片表面形成低速区。
上述的基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构，其中，多根所述排气立柱型线为棱形、圆形、椭圆形、翼形或多段线形。
上述的基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构，其中，多根所述排气立柱均位于所述凹腔的开口端。
上述的基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构，其中，所述凹腔不贯穿所述叶片。
优选地，所述凹腔的纵截面呈“︹”字型。
上述的基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构，其中，多个所述排气通道(5)采用等距排列或非等距排列。
本实用新型由于采用上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：
1、本实用新型提出基于鲨鱼鳃仿生射流技术的燃气轮机及压气机叶片减阻结构，可用于航空、舰船或发电动力装置领域的燃气轮机风扇及压气机叶片，可有效控制壁面速度梯度，抑制附面层分离，减小叶表摩擦阻力，优化叶片气动特性，提高整机的工作效率。
2、本实用新型的叶片减阻结构中起减阻作用的气流与主流一致，无需增加减阻剂、添加剂等物质，环境友好无污染。
3、本实用新型的叶片减速结构为一体式设计，无需额外增加装置，结构简单，方便易行。
附图说明
图1是本实用新型的基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构的结构示意图。
图2是图1中A-A方向的剖面图。
图3是叶片减阻结构气流流向示意图。
图4是叶片减阻结构的凹腔型线示意图。
图5a是叶片减阻结构的第一种排气立柱截面图。
图5b是叶片减阻结构的第二种排气立柱截面图。
图5c是叶片减阻结构的第三种排气立柱截面图。
图5d是叶片减阻结构的第四种排气立柱截面图。
附图标记：1、叶片；2、凹腔；3、排气立柱；4、气流进气通道；41、入口端；5、气流排气通道。
具体实施方式
下面将结合本实用新型的附图和具体实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要指出的是，本文提及的方位词“上”和“下”、“内”和“外”是以本实用新型的附图中零部件的相对位置为基准定义的，只是为了描述技术方案的清楚及方便，应当理解，此方位词的应用对本申请的保护范围不构成限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型的实施例提供了基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构，请参阅图1、图2和图3所示，叶片减阻结构包括叶片1和多根排气立柱3，叶片1的叶根部的表面向其内部设有凹腔2，凹腔2不贯穿叶片1，凹腔2内的一侧并排设置有多根排气立柱3，多根排气立柱3能够焊接在凹腔2内，多根排气立柱3与凹腔2内底壁之间的空隙形成气流进气通道4，凹腔2的一端口为气流进气通道4的入口端41，气流能够经过入口端41流入气流进气通道4内，相邻的两排气立柱3之间形成气流排气通道5。
当气流流经叶片1表面时，气流从入口端41流入气流进气通道4内，气流进气通道4内的气流从多个气流排气通道5流出，气流流出多个气流排气通道5时形成射流，并沿叶片1表面形成低速区，增加附面层厚度，降低主流与壁面速度梯度，从而减小叶片1表面摩擦阻力的产生，提高具有叶片1减阻结构的动力装置的效率。
进一步，请参阅图5a、图5b、图5c和图5d所示，多根排气立柱3型线为棱形、圆形、椭圆形、翼形或多段线形。
还有，请参阅图3和图4所示，多根排气立柱3均位于凹腔2的开口端，多个气流排气通道5采用等距排列或非等距排列，凹腔2型线可与叶片1型线平行，也可根据减阻效果设计为圆、椭圆或多次曲线的一部分。
进一步优化上述实施例，可以根据减阻效果在叶片1上开设多个凹腔2，并在每个凹腔2内均并排设置有多根排气立柱3，在叶片1形成多个减阻结构，减小叶片1表面摩擦阻力。
在本实施例中，减阻结构可设置在涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮桨扇发动机及涡轮轴发动机的风扇或压气机叶片中，其中的压气机叶片可为轴流式压气机叶片，也可为离心式压气机叶片。
还有，减阻结构可设置在涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨叶片上，也可设置在涡轮轴发动机的旋翼和尾桨上。
进一步，凹腔2型线及多根排气立柱3型线可根据减阻效果进行倒角处理，凹腔2内的两个角部均呈弧形结构。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此本实用新型将不会限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构，其特征在于，所述叶片减阻结构包括叶片(1)和多根排气立柱(3)，所述叶片(1)的叶根部的表面向其内部设有凹腔(2)，所述凹腔(2)内并排设置有多根所述排气立柱(3)，多根所述排气立柱(3)与所述凹腔(2)内底壁之间设有气流进气通道(4)，所述凹腔(2)的一端口为所述气流进气通道(4)的入口端(41)，相邻的两所述排气立柱(3)之间形成气流排气通道(5)；
气流流经所述叶片(1)表面时，从所述入口端(41)流入所述气流进气通道(4)，从多个所述气流排气通道(5)流出，气流流出多个所述气流排气通道(5)时形成射流，并沿所述叶片(1)表面形成低速区。
2.根据权利要求1所述的基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构，其特征在于，多根所述排气立柱(3)型线为棱形、圆形、椭圆形、翼形或多段线形。
3.根据权利要求1所述的基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构，其特征在于，多根所述排气立柱(3)均位于所述凹腔(2)的开口端。
4.根据权利要求1所述的基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构，其特征在于，所述凹腔(2)不贯穿所述叶片(1)。
5.根据权利要求1所述的基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构，其特征在于，多个所述排气通道(5)采用等距排列或非等距排列。
Priority Applications (1)
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| CN202022580228.6U CN213574369U (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构 |
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| CN (1) | CN213574369U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112253314A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-01-22 | 上海海事大学 | 基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构 |
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2020
- 2020-11-10 CN CN202022580228.6U patent/CN213574369U/zh active Active
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| CN112253314A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-01-22 | 上海海事大学 | 基于鲨鱼鳃射流的燃气轮机风扇及压气机叶片减阻结构 |
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