技术领域
[0001] 本
发明涉及
风扇及气体动
力学领域，特别涉及了一种两段式预压缩中弧线叶型结构。
背景技术
[0002] 叶型中弧线是
叶片造型的
基础，对叶型性能起着决定性作用，叶型设计时要根据对应不同的来流
马赫数采用与之相匹配的叶型中弧线。目前大多数中弧线形式，适用于亚音速、跨音速以及马赫数低于1.5的超音速流动领域，对于马赫数突破了1.5的超高声速
转子设计，工程上还没有适合的中弧线叶型存在，而应用常规叶型则表现出
增压能力不足，流通能力偏小等缺点，无法满足高负荷风扇
转子叶片设计需求。
发明内容
[0003] 本发明的目的是能在高马赫数条件下，具有更大的增压和流通能力，满足增压比和流量符合设计指标，特提供了一种两段式预压缩中弧线叶型结构。
[0004] 本发明提供了一种两段式预压缩中弧线叶型结构，其特征在于：所述的两段式预压缩中弧线叶型结构，中弧线叶型根据进口马赫数的不同形成多种类型，Ma＝0.8～1.2的跨音区，采用双圆弧叶型，中线为一整段圆弧；Ma＝1.2-1.4的超音区，采用多圆弧叶型，中线由两段圆弧组成，两圆弧在过渡点斜率相等。当马赫数超过1.4时，激波损失加剧，叶背前段做成凹形，以降低波前马赫数，控制激波强度，减小激波损失，这种叶型叫做预压缩叶型。
[0005] 以叶型相对弯
角的最大预压缩点为分界点将中弧线分成前后两段，前后段分别采用不同的相对弯角变化规律，简称两段式预压缩叶型。
[0006] 两段式预压缩中弧线叶型结构，前段采用相对弯角变化量逐渐增加的变化规律，后段采用相对弯角变化量逐渐减小的变化规律。
[0007] 两段式预压缩中弧线叶型结构，前后两段过渡点斜率不相等。
[0008] 叶片是风扇/
压气机中最重要的部件，风扇的增压和对气体的流动控制都是通过叶片实现的。中弧线是叶片的骨线，常用叶型弯角沿轴向的变化规律来描述，在中弧线上
覆盖以叶厚分布就形成了基元叶型，不同叶高的基元叶型根据积叠规律
叠加在一起就形成了风扇的叶片，即为中弧线叶片造型的基础。
[0009] 进口预压角的变化量越小，叶型的流通能力越大。
[0010] 最大预压点后的弯角变化量越大，波前马赫数越高，激波增压越强，但激波损失增加。
[0011] 出口弯角的变化量越小，叶型弯角的增压能力越强，叶型的落后角越小。
[0012] 前段中弧线设计时主要关注叶型的流通能力，后段中弧线设计则主要关注叶型增压能力和效率的平衡。
[0013] 超音速叶型的增压主要来自槽道内的激波和气流的折转，增加波前马赫数，可以提高激波强度，提高叶型的增压能力；在相同叶型角的情况下，新叶型如果具有较小的落后，也可以加大气流折转，提高叶型的增压能力。超音速叶型的流通能力与槽道的A/A*有关，A/A*的影响因素较复杂，主要与叶型构成的流通面积有关。另外，超音速叶型的效率与增压能力是一对矛盾，激波越强，增压越强，但损失也越大，提高压比时要考虑两者的平衡。
[0014] 前段中弧线
对流量的影响显著，对其他性能参数影响较小，前段叶型采用进口预压缩量越小，通道的A/A*越大，叶型的流通能力也就越强。后段中弧线对各项性能参数的影响较大，最大预压点之后采用较大的弯角变化量，提高槽道内的波前马赫数，增加激波强度，提高叶型的增压能力，尾缘由于存在激波干扰，附
面层增厚等现象，流动条件较复杂，采用较小的弯角变化量，有利于减小叶型的落后角，提高叶型的增压能力。
[0015] 本发明的优点：
[0016] 本发明所述的两段式预压缩中弧线叶型结构，增压能力强，流通能力大，落后角小，可以选取更大的预压缩量和预压缩段长度，适合超高音速转子设计。能在高马赫数条件下，具有更大的增压和流通能力。
附图说明
[0017] 下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
[0018] 图1为两段式叶型相对弯角沿轴向的变化规律示意图；
[0019] 图2为叶尖马赫数达到1.7的叶型变化规律示意图；
[0020] 图3为叶尖马赫数达到1.7的高负荷大流量风扇转子示意图。
具体实施方式
[0022] 本发明提供了一种两段式预压缩中弧线叶型结构，其特征在于：所述的两段式预压缩中弧线叶型结构，中弧线叶型根据进口马赫数的不同形成多种类型，Ma＝0.8～1.2的跨音区，采用双圆弧叶型，中线为一整段圆弧；Ma＝1.2-1.4的超音区，采用多圆弧叶型，中线由两段圆弧组成，两圆弧在过渡点斜率相等。当马赫数超过1.4时，激波损失加剧，叶背前段做成凹形，以降低波前马赫数，控制激波强度，减小激波损失，这种叶型叫做预压缩叶型。
[0023] 以叶型相对弯角的最大预压缩点为分界点将中弧线分成前后两段，前后段分别采用不同的相对弯角变化规律，简称两段式预压缩叶型。
[0024] 两段式预压缩中弧线叶型结构，前段采用相对弯角变化量逐渐增加的变化规律，后段采用相对弯角变化量逐渐减小的变化规律。
[0025] 两段式预压缩中弧线叶型结构，前后两段过渡点斜率不相等。
[0026] 叶片是风扇/压气机中最重要的部件，风扇的增压和对气体的流动控制都是通过叶片实现的。中弧线是叶片的骨线，常用叶型弯角沿轴向的变化规律来描述，在中弧线上覆盖以叶厚分布就形成了基元叶型，不同叶高的基元叶型根据积叠规律叠加在一起就形成了风扇的叶片，即为中弧线叶片造型的基础。
[0027] 进口预压角的变化量越小，叶型的流通能力越大。
[0028] 最大预压点后的弯角变化量越大，波前马赫数越高，激波增压越强，但激波损失增加。
[0029] 出口弯角的变化量越小，叶型弯角的增压能力越强，叶型的落后角越小。
[0030] 前段中弧线设计时主要关注叶型的流通能力，后段中弧线设计则主要关注叶型增压能力和效率的平衡。
[0031] 超音速叶型的增压主要来自槽道内的激波和气流的折转，增加波前马赫数，可以提高激波强度，提高叶型的增压能力；在相同叶型角的情况下，新叶型如果具有较小的落后，也可以加大气流折转，提高叶型的增压能力。超音速叶型的流通能力与槽道的A/A*有关，A/A*的影响因素较复杂，主要与叶型构成的流通面积有关。另外，超音速叶型的效率与增压能力是一对矛盾，激波越强，增压越强，但损失也越大，提高压比时要考虑两者的平衡。
[0032] 前段中弧线对流量的影响显著，对其他性能参数影响较小，前段叶型采用进口预压缩量越小，通道的A/A*越大，叶型的流通能力也就越强。后段中弧线对各项性能参数的影响较大，最大预压点之后采用较大的弯角变化量，提高槽道内的波前马赫数，增加激波强度，提高叶型的增压能力，尾缘由于存在激波干扰，附面层增厚等现象，流动条件较复杂，采用较小的弯角变化量，有利于减小叶型的落后角，提高叶型的增压能力。
[0033] 一个叶尖马赫数达到1.7的高负荷大流量风扇转子如图2所示，
[0034] 所述风扇转子70％叶高马赫数达到1.5。
[0035] 所述风扇转子70％叶高以上采用新式预压缩叶型。
[0036] 以叶型相对弯角的最大预压缩点为分界点将中弧线分成前后两段。
[0037] 前段采用相对弯角变化量逐渐增加的变化规律，后段采用相对弯角变化量逐渐减小的变化规律。
[0038] 前后两段过渡点斜率不相等，具有更大的预压量和预压段长度，进口预压角的变化量越小，叶型的流通能力越大。最大预压点后的弯角变化量越大，波前马赫数越高，激波增压越强，但激波损失增加。
[0039] 出口预压角的变化量越小，叶型弯角的增压能力越强，叶型的落后角越小，前段中弧线设计时主要关注叶型的流通能力，后段中弧线设计则主要关注叶型增压能力和效率的平衡。
