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CN118008889B - 一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法 - Google Patents

一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法

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CN118008889B
CN118008889B CN202410196937.4A CN202410196937A CN118008889B CN 118008889 B CN118008889 B CN 118008889B CN 202410196937 A CN202410196937 A CN 202410196937A CN 118008889 B CN118008889 B CN 118008889B
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hub
casing
side stacked
groove
stator blade
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柳阳威
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Beihang University
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Abstract

本发明公开了一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法，包括：机匣端壁、轮毂端壁和静子叶片，所述静子叶片在机匣端壁和轮毂端壁之间环列布置；在静子叶片吸力面与机匣端壁连接侧布置有n层机匣侧层叠状凹槽；在静子叶片吸力面与轮毂端壁连接侧布置有m层轮毂侧层叠状凹槽。所述机匣侧层叠状凹槽和所述轮毂侧层叠状凹槽通过模仿鸟类羽翼的羽毛层叠状结构，有效抑制了高负荷压气机中由于强逆压梯度驱动产生的端壁横流沿叶片吸力面端区向上爬升，避免了端壁横流在流向强压力梯度作用下产生分离形成低能流体团堵塞叶片通道。通过调控叶片端区流场，有效抑制了高负荷压气机中三维角区分离，降低了总压损失，提升了压气机的气动性能。

Description

一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法
技术领域
本发明涉及航空发动机压气机流动控制领域，尤其涉及一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法。
背景技术
压气机是航空发动机的核心组成部件，是技术先进国家的基础战略产业。随着现代航空技术的发展，对航空发动机的推重比要求也越来越高，这意味着压气机一方面要提高自身整体负荷，另一方面还要减少级数，提高单级负荷水平。然而，随着压气机负荷水平的提高，叶片通道内的逆压梯度逐渐加剧，使得低能流体逐渐向叶片吸力面端区堆积，进而发展形成三维角区分离流动，堵塞叶片通道，严重降低压气机气动性能。在负荷较高的工况下，三维角区分离流动进一步演化为三维角区失速流动，甚至发展为覆盖整个叶高通道的大分离流动，导致压气机性能急剧下降，对压气机的压比、效率、裕度等产生重要影响。为了控制压气机三维角区分离流动，引入了各类的流动控制方法。主动控制方法调控效果较好，但需要额外引入能量，在工程应用中受限；被动控制方法往往面临单个工况效果好，但难以广泛适用于较宽的工况范围的特点。
针对高负荷压气机中在强逆压梯度驱动下端壁横流沿叶片吸力面端区向上爬升，受流向强压力梯度作用产生分离，所形成的低能流体团堵塞叶片通道，降低叶片通道的流通能力，并伴随着强的总压损失问题，本发明提出了一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法，通过对压气机叶片的吸力面端区进行造型处理，实现抑制三维角区分离，改善高负荷压气机的气动性能的效果。
发明内容
(一)待解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法，通过模仿鸟类羽翼的羽毛层叠状结构，对叶片吸力面端区进行造型处理，抑制高负荷压气机中由于强逆压梯度驱动产生的端壁横流沿叶片吸力面端区向上爬升，在流向强压力梯度作用产生分离,形成低能流体团堵塞叶片通道，降低叶片通道的流通能力，并伴随着强的总压损失问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法，包括机匣端壁、轮毂端壁和静子叶片，所述静子叶片在所述机匣端壁和所述轮毂端壁之间环列布置；所述静子叶片包括静子叶片吸力面、静子叶片压力面、静子叶片前缘和静子叶片尾缘；
在所述静子叶片吸力面与所述机匣端壁连接侧布置有n层机匣侧层叠状凹槽，所述机匣侧层叠状凹槽自所述机匣端壁到所述静子叶片吸力面的叶中方向依次编号为机匣侧层叠状凹槽1、机匣侧层叠状凹槽i、机匣侧层叠状凹槽n；所述i表示机匣侧层叠状凹槽的编号，其取值为0至n之间的正整数；所述n代表机匣侧层叠状凹槽的总数目，其取值范围为0至20之间的正整数；所述机匣侧层叠状凹槽n与所述静子叶片吸力面交接处的高度不超过所述静子叶片展向高度的30％；
所述机匣侧层叠状凹槽具有垂直于所述静子叶片吸力面的机匣侧层叠状凹槽起始端面；所述机匣侧层叠状凹槽1的起始端面位于机匣侧所述静子叶片吸力面侧三维角区分离起始位置处；所述机匣侧层叠状凹槽n的起始端面位于所述静子叶片尾缘之前；所述机匣侧层叠状凹槽i的起始端面位于所述机匣侧层叠状凹槽1的起始端面与所述机匣侧层叠状凹槽n的起始端面之间，且所述机匣侧层叠状凹槽i的起始端面位置随着i的增加均匀增加；所述机匣侧层叠状凹槽i的起始端面的深度随着i的增加均匀减少，且最大深度不超过静子叶片的最大厚度的四分之一；
所述机匣侧层叠状凹槽具有与同等高度处所述静子叶片吸力面相同的型面；具体地，将所述静子叶片吸力面的型线从所述机匣侧层叠状凹槽i的起始端面处进行截断，向所述静子叶片压力面侧方向偏移与所述机匣侧层叠状凹槽i的起始端面的深度相同的距离，得到机匣侧层叠状凹槽i型面；在所述机匣侧层叠状凹槽i型面与所述静子叶片压力面的型线的交接处绘制倒角，形成机匣侧层叠状凹槽i的尾缘；所述机匣侧层叠状凹槽i的起始端面和所述机匣侧层叠状凹槽i型面共同构成所述机匣侧层叠状凹槽i的几何；
在所述静子叶片吸力面与所述轮毂端壁连接侧布置有m层轮毂侧层叠状凹槽，所述轮毂侧层叠状凹槽自所述轮毂端壁到所述静子叶片吸力面的叶中方向依次编号为轮毂侧层叠状凹槽1、轮毂侧层叠状凹槽j、轮毂侧层叠状凹槽m；所述i表示轮毂侧层叠状凹槽的编号，其取值为0至m之间的正整数；所述m代表轮毂侧层叠状凹槽的总数目，其取值范围为0至20之间的正整数；所述轮毂侧层叠状凹槽m与所述静子叶片吸力面交接处的高度不超过所述静子叶片展向高度的30％；
所述轮毂侧层叠状凹槽具有垂直于所述静子叶片吸力面的轮毂侧层叠状凹槽起始端面；所述轮毂侧层叠状凹槽1的起始端面位于轮毂侧所述静子叶片吸力面侧三维角区分离起始位置处；所述轮毂侧层叠状凹槽m的起始端面位于所述静子叶片尾缘之前；所述轮毂侧层叠状凹槽j的起始端面位于所述轮毂侧层叠状凹槽1的起始端面与所述轮毂侧层叠状凹槽m的起始端面之间，且所述轮毂侧层叠状凹槽j的起始端面位置随着j的增加均匀增加；所述轮毂侧层叠状凹槽j的起始端面的深度随着j的增加均匀减少，且最大深度不超过静子叶片的最大厚度的四分之一；
所述轮毂侧层叠状凹槽具有与同等高度处所述静子叶片吸力面相同的型面；具体地，将所述静子叶片吸力面的型线从所述轮毂侧层叠状凹槽j的起始端面处进行截断，向所述静子叶片压力面侧方向偏移与所述轮毂侧层叠状凹槽j的起始端面的深度相同的距离，得到轮毂侧层叠状凹槽j型面；在所述轮毂侧层叠状凹槽j型面与所述静子叶片压力面的型线的交接处绘制倒角，形成轮毂侧层叠状凹槽j的尾缘；所述轮毂侧层叠状凹槽j的起始端面和所述轮毂侧层叠状凹槽j型面共同构成所述轮毂侧层叠状凹槽j的几何。
特别地，所述机匣侧层叠状凹槽与所述轮毂侧层叠状凹槽可分别开设；当所述机匣侧层叠状凹槽的总数目n的取值为0时，机匣侧未开设有机匣侧层叠状凹槽；当所述机匣侧层叠状凹槽的总数目n的取值为1至20之间的正整数时，机匣侧开设有机匣侧层叠状凹槽；当所述轮毂侧层叠状凹槽的总数目m的取值为0时，轮毂侧未开设有轮毂侧层叠状凹槽；当所述轮毂侧层叠状凹槽的总数目m的取值为1至20之间的正整数时，轮毂侧开设有轮毂侧层叠状凹槽。
(三)有益效果
本发明所提供的一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法，具有以下有益效果：通过模仿鸟类羽翼的羽毛层叠状结构，对叶片吸力面端区进行造型处理，所设置的机匣侧层叠状凹槽/轮毂侧层叠状凹槽有效抑制了高负荷压气机中由于强逆压梯度驱动产生的端壁横流沿叶片吸力面端区向上爬升，避免了端壁横流在流向强压力梯度作用下产生分离形成低能流体团堵塞叶片通道。
本发明所提供的一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法通过调控叶片端区流场，有效抑制了高负荷压气机中三维角区分离，改善了叶片通道的流通能力，降低了总压损失，进而提升了压气机的气动性能。
附图说明
图1为本发明一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法的叶片通道吸力面侧示意图；
图2为本发明一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法的叶片通道压力面侧示意图；
图3为本发明一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法的单个静子叶片的斜二侧视图；
图4为本发明一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法的带有机匣侧层叠状凹槽n的叶片剖面图；
图5为本发明一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法的带有机匣侧层叠状凹槽和轮毂侧层叠状凹槽造型的叶片正视图；
图中，1：机匣端壁；2：轮毂端壁；3：静子叶片；4：静子叶片吸力面；5：静子叶片压力面；6：静子叶片前缘；7：静子叶片尾缘；8：机匣侧层叠状凹槽；9：机匣侧层叠状凹槽1；10：机匣侧层叠状凹槽i；11：机匣侧层叠状凹槽n；12：机匣侧层叠状凹槽起始端面；13：机匣侧层叠状凹槽型面；14：机匣侧层叠状凹槽i型面；15：轮毂侧层叠状凹槽；16：轮毂侧层叠状凹槽1；17：轮毂侧层叠状凹槽j；18：轮毂侧层叠状凹槽m；19：轮毂侧层叠状凹槽起始端面；20：轮毂侧层叠状凹槽型面；21：轮毂侧层叠状凹槽j型面。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例仅用于说明本发明，但不用于限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法，包括：机匣端壁(1)、轮毂端壁(2)和静子叶片(3)，所述静子叶片(3)在所述机匣端壁(1)和所述轮毂端壁(2)之间环列布置；所述静子叶片(3)包括静子叶片吸力面(4)、静子叶片压力面(5)、静子叶片前缘(6)和静子叶片尾缘(7)。
在静子叶片吸力面(4)与机匣端壁(1)连接侧布置有n层机匣侧层叠状凹槽(8)，所述机匣侧层叠状凹槽(8)自机匣端壁(1)到静子叶片吸力面(4)的叶中方向依次编号为机匣侧层叠状凹槽1(9)、机匣侧层叠状凹槽i(10)、机匣侧层叠状凹槽n(11)；所述i表示机匣侧层叠状凹槽(8)的编号，其取值为0至n之间的正整数；所述n代表机匣侧层叠状凹槽(8)的总数目，其取值范围为0至20之间的正整数；机匣侧层叠状凹槽n(11)与静子叶片吸力面(4)交接处的高度不超过静子叶片(3)展向高度的30％。
机匣侧层叠状凹槽(8)具有垂直于静子叶片吸力面(4)的机匣侧层叠状凹槽起始端面(12)；机匣侧层叠状凹槽1(9)的起始端面位于机匣侧静子叶片吸力面(4)侧三维角区分离起始位置处；机匣侧层叠状凹槽n(11)的起始端面位于静子叶片尾缘(7)之前；机匣侧层叠状凹槽i((10)的起始端面位于机匣侧层叠状凹槽1(9)的起始端面与机匣侧层叠状凹槽n((11)的起始端面之间，且机匣侧层叠状凹槽i((10)的起始端面位置随着i的增加均匀增加；机匣侧层叠状凹槽i((10)的起始端面的深度随着i的增加均匀减少，且最大深度不超过静子叶片(3)的最大厚度的四分之一。
机匣侧层叠状凹槽(8)具有与同等高度处静子叶片吸力面(4)相同的型面；具体地，将静子叶片吸力面(4)的型线从机匣侧层叠状凹槽i((10)的起始端面处进行截断，向静子叶片压力面(5)侧方向偏移与机匣侧层叠状凹槽i((10)的起始端面的深度相同的距离，得到机匣侧层叠状凹槽i型面(14)；在机匣侧层叠状凹槽i型面(14)与静子叶片压力面(5)的型线的交接处绘制倒角，形成机匣侧层叠状凹槽i(10)的尾缘；机匣侧层叠状凹槽i(10)的起始端面和机匣侧层叠状凹槽i型面(14)共同构成机匣侧层叠状凹槽i(10)的几何。
在静子叶片吸力面(4)与轮毂端壁(2)连接侧布置有m层轮毂侧层叠状凹槽(15)，轮毂侧层叠状凹槽(15)自轮毂端壁(2)到静子叶片吸力面(4)的叶中方向依次编号为轮毂侧层叠状凹槽1(16)、轮毂侧层叠状凹槽j(17)、轮毂侧层叠状凹槽m(18)；所述j表示轮毂侧层叠状凹槽(15)的编号，其取值为0至m之间的正整数；所述m代表轮毂侧层叠状凹槽(15)的总数目，其取值范围为0至20之间的正整数；轮毂侧层叠状凹槽m(18)与静子叶片吸力面(4)交接处的高度不超过静子叶片(3)展向高度的30％。
轮毂侧层叠状凹槽(15)具有垂直于静子叶片吸力面(4)的轮毂侧层叠状凹槽起始端面(19)；轮毂侧层叠状凹槽1(16)的起始端面位于轮毂侧静子叶片吸力面(4)侧三维角区分离起始位置处；轮毂侧层叠状凹槽m((18)的起始端面位于静子叶片尾缘(7)之前；轮毂侧层叠状凹槽j((17)的起始端面位于轮毂侧层叠状凹槽1(16)的起始端面与轮毂侧层叠状凹槽m(18)的起始端面之间，且轮毂侧层叠状凹槽j(17)的起始端面位置随着j的增加均匀增加；轮毂侧层叠状凹槽j(17)的起始端面的深度随着j的增加均匀减少，且最大深度不超过静子叶片(3)的最大厚度的四分之一。
轮毂侧层叠状凹槽(15)具有与同等高度处所述静子叶片吸力面(4)相同的型面；具体地，将静子叶片吸力面(4)的型线从轮毂侧层叠状凹槽j((17)的起始端面处进行截断，向静子叶片压力面(5)侧方向偏移与轮毂侧层叠状凹槽j((17)的起始端面的深度相同的距离，得到轮毂侧层叠状凹槽j型面(21)；在轮毂侧层叠状凹槽j型面(21)与静子叶片压力面(5)的型线的交接处绘制倒角，形成轮毂侧层叠状凹槽j((17)的尾缘；轮毂侧层叠状凹槽j(17)的起始端面和轮毂侧层叠状凹槽j型面(21)共同构成轮毂侧层叠状凹槽j(17)的几何。
特别地，机匣侧层叠状凹槽(8)与轮毂侧层叠状凹槽(15)可分别开设；当机匣侧层叠状凹槽(8)的总数目n的取值为0时，机匣侧未开设有机匣侧层叠状凹槽；当机匣侧层叠状凹槽(8)的总数目n的取值为1至20之间的正整数时，机匣侧开设有机匣侧层叠状凹槽；当轮毂侧层叠状凹槽(15)的总数目m的取值为0时，轮毂侧未开设有轮毂侧层叠状凹槽；当轮毂侧层叠状凹槽(15)的总数目m的取值为1至20之间的正整数时，轮毂侧开设有轮毂侧层叠状凹槽。
实施例1：
以课题组研究的某高速高负荷压气机叶栅为例，采用本发明的一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法进行了三维压气机叶片的造型设计。
如图3所示为本发明一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法的单个静子叶片的斜二侧视图，在本实施例中，静子叶片吸力面(4)与机匣端壁(1)连接侧布置有3层机匣侧层叠状凹槽(8)，机匣侧层叠状凹槽(8)自机匣端壁(1)到静子叶片吸力面(4)的叶中方向依次编号为机匣侧层叠状凹槽1(9)、机匣侧层叠状凹槽2、机匣侧层叠状凹槽3；机匣侧层叠状凹槽3与静子叶片吸力面(4)交接处的高度占静子叶片(3)展向高度的15％.
机匣侧层叠状凹槽1(9)的起始端面位置的相对弦长位置为30％；机匣侧层叠状凹槽2的起始端面位置的相对弦长位置为33％；机匣侧层叠状凹槽3的起始端面位置的相对弦长位置为36％。
机匣侧层叠状凹槽(8)具有与同等高度处静子叶片吸力面(4)相同的型面；具体地，将静子叶片吸力面(4)的型线从机匣侧层叠状凹槽1(9)的起始端面处进行截断，向静子叶片压力面(5)侧方向偏移，偏移量为静子叶片(3)最大厚度值的25％，得到机匣侧层叠状凹槽1型面，并在静子叶片压力面(5)与机匣侧层叠状凹槽1型面交点处绘制倒角，形成机匣侧层叠状凹槽1的尾缘；将静子叶片吸力面(4)的型线从机匣侧层叠状凹槽2的起始端面处进行截断，向静子叶片压力面(5)侧方向偏移，偏移量为静子叶片(3)最大厚度值的22％，得到机匣侧层叠状凹槽2型面，并在静子叶片压力面(5)与机匣侧层叠状凹槽2型面交点处绘制倒角，形成机匣侧层叠状凹槽2的尾缘；将静子叶片吸力面(4)的型线从机匣侧层叠状凹槽3的起始端面处进行截断，向静子叶片压力面(5)侧方向偏移，偏移量为静子叶片(3)最大厚度值的19％，得到机匣侧层叠状凹槽3型面，并在静子叶片压力面(5)与机匣侧层叠状凹槽3型面交点处绘制倒角，形成机匣侧层叠状凹槽3的尾缘。
为避免偏移量过大对静子叶片(3)的刚度与气动性能造成较大影响，机匣侧层叠状凹槽1型面的最大偏移量不超过静子叶片(3)的最大厚度的四分之一。
静子叶片吸力面(4)与轮毂端壁(2)连接侧布置有3层轮毂侧层叠状凹槽(15)，轮毂侧层叠状凹槽(15)自轮毂端壁(2)到静子叶片吸力面(4)的叶中方向依次编号为轮毂侧层叠状凹槽1(16)、轮毂侧层叠状凹槽2、轮毂侧层叠状凹槽3；轮毂侧层叠状凹槽3与静子叶片吸力面(4)交接处的高度占静子叶片(3)展向高度的15％。
轮毂侧层叠状凹槽1(16)的起始端面位置的相对弦长位置为30％；轮毂侧层叠状凹槽2的起始端面位置的相对弦长位置为33％；轮毂侧层叠状凹槽3的起始端面位置的相对弦长位置为36％。
轮毂侧层叠状凹槽(15)具有与同等高度处静子叶片吸力面(4)相同的型面；具体地，将静子叶片吸力面(4)的型线从轮毂侧层叠状凹槽1(16)的起始端面处进行截断，向静子叶片压力面(5)侧方向偏移，偏移量为静子叶片(3)最大厚度值的25％，得到轮毂侧层叠状凹槽1型面，并在静子叶片压力面(5)与轮毂侧层叠状凹槽1型面交点处绘制倒角，形成轮毂侧层叠状凹槽1的尾缘；将静子叶片吸力面(4)的型线从轮毂侧层叠状凹槽2的起始端面处进行截断，向静子叶片压力面(5)侧方向偏移，偏移量为静子叶片(3)最大厚度值的22％，得到轮毂侧层叠状凹槽2型面，并在静子叶片压力面(5)与轮毂侧层叠状凹槽2型面交点处绘制倒角，形成轮毂侧层叠状凹槽2的尾缘；将静子叶片吸力面(4)的型线从轮毂侧层叠状凹槽3的起始端面处进行截断，向静子叶片压力面(5)侧方向偏移，偏移量为静子叶片(3)最大厚度值的19％，得到轮毂侧层叠状凹槽3型面，并在静子叶片压力面(5)与轮毂侧层叠状凹槽3型面交点处绘制倒角，形成轮毂侧层叠状凹槽3的尾缘。
为避免偏移量过大对静子叶片(3)的刚度与气动性能造成较大影响，轮毂侧层叠状凹槽1型面的最大偏移量不超过静子叶片(3)的最大厚度的四分之一。
数值验证结果表明，采用本发明的一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法有效将机匣侧角区分离限制在机匣侧层叠状凹槽3与静子叶片吸力面(4)交接处所具有的展向高度15％叶片展向高度范围内，有效将轮毂侧角区分离限制在轮毂侧层叠状凹槽3与静子叶片吸力面(4)交接处所具有的展向高度15％叶片展向高度范围内，从而抑制了三维角区分离在叶片吸力面侧的发展，改善了叶片通道的流通能力，减小了总压损失，提升了压气机气动性能。
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替代、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
综上所述，本发明所提供的一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法，通过模仿鸟类羽翼的羽毛层叠状结构，对叶片吸力面端区进行造型处理，所设置的机匣侧层叠状凹槽/轮毂侧层叠状凹槽有效抑制了高负荷压气机中由于强逆压梯度驱动产生的端壁横流沿叶片吸力面端区向上爬升，避免了端壁横流在流向强压力梯度作用下产生分离形成低能流体团堵塞叶片通道。本发明通过调控叶片端区流场，有效抑制了高负荷压气机中三维角区分离，改善了叶片通道的流通能力，降低了总压损失，进而提升了压气机的气动性能，具有重要的工程应用前景。

Claims (2)

1.一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法，其特征在于，包括：机匣端壁(1)、轮毂端壁(2)和静子叶片(3)，所述静子叶片(3)在所述机匣端壁(1)和所述轮毂端壁(2)之间环列布置；所述静子叶片(3)包括静子叶片吸力面(4)、静子叶片压力面(5)、静子叶片前缘(6)和静子叶片尾缘(7)；
在所述静子叶片吸力面(4)与所述机匣端壁(1)连接侧布置有n层机匣侧层叠状凹槽(8)，所述机匣侧层叠状凹槽(8)自所述机匣端壁(1)到所述静子叶片吸力面(4)的叶中方向依次编号为机匣侧层叠状凹槽1(9)、机匣侧层叠状凹槽i(10)、机匣侧层叠状凹槽n(11)；所述i表示机匣侧层叠状凹槽(8)的编号，其取值为0至n之间的正整数；所述n代表机匣侧层叠状凹槽(8)的总数目，其取值范围为0至20之间的正整数；所述机匣侧层叠状凹槽n(11)与所述静子叶片吸力面(4)交接处的高度不超过所述静子叶片(3)展向高度的30％；
所述机匣侧层叠状凹槽(8)具有垂直于所述静子叶片吸力面(4)的机匣侧层叠状凹槽起始端面(12)；所述机匣侧层叠状凹槽1(9)的起始端面位于机匣侧所述静子叶片吸力面(4)侧三维角区分离起始位置处；所述机匣侧层叠状凹槽n(11)的起始端面位于所述静子叶片尾缘(7)之前；所述机匣侧层叠状凹槽i(10)的起始端面位于所述机匣侧层叠状凹槽1(9)的起始端面与所述机匣侧层叠状凹槽n(11)的起始端面之间，且所述机匣侧层叠状凹槽i(10)的起始端面位置随着i的增加均匀增加；所述机匣侧层叠状凹槽i(10)的起始端面的深度随着i的增加均匀减少，且最大深度不超过静子叶片(3)的最大厚度的四分之一；
所述机匣侧层叠状凹槽(8)具有与同等高度处所述静子叶片吸力面(4)相同的型面；具体地，将所述静子叶片吸力面(4)的型线从所述机匣侧层叠状凹槽i(10)的起始端面处进行截断，向所述静子叶片压力面(5)侧方向偏移与所述机匣侧层叠状凹槽i(10)的起始端面的深度相同的距离，得到机匣侧层叠状凹槽i型面(14)；在所述机匣侧层叠状凹槽i型面(14)与所述静子叶片压力面(5)的型线的交接处绘制倒角，形成机匣侧层叠状凹槽i(10)的尾缘；所述机匣侧层叠状凹槽i(10)的起始端面和所述机匣侧层叠状凹槽i型面(14)共同构成所述机匣侧层叠状凹槽i(10)的几何；
在所述静子叶片吸力面(4)与所述轮毂端壁(2)连接侧布置有m层轮毂侧层叠状凹槽(15)，所述轮毂侧层叠状凹槽(15)自所述轮毂端壁(2)到所述静子叶片吸力面(4)的叶中方向依次编号为轮毂侧层叠状凹槽1(16)、轮毂侧层叠状凹槽j(17)、轮毂侧层叠状凹槽m(18)；所述j表示轮毂侧层叠状凹槽(15)的编号，其取值为0至m之间的正整数；所述m代表轮毂侧层叠状凹槽(15)的总数目，其取值范围为0至20之间的正整数；所述轮毂侧层叠状凹槽m(18)与所述静子叶片吸力面(4)交接处的高度不超过所述静子叶片(3)展向高度的30％；
所述轮毂侧层叠状凹槽(15)具有垂直于所述静子叶片吸力面(4)的轮毂侧层叠状凹槽起始端面(19)；所述轮毂侧层叠状凹槽1(16)的起始端面位于轮毂侧所述静子叶片吸力面(4)侧三维角区分离起始位置处；所述轮毂侧层叠状凹槽m(18)的起始端面位于所述静子叶片尾缘(7)之前；所述轮毂侧层叠状凹槽j(17)的起始端面位于所述轮毂侧层叠状凹槽1(16)的起始端面与所述轮毂侧层叠状凹槽m(18)的起始端面之间，且所述轮毂侧层叠状凹槽j(17)的起始端面位置随着j的增加均匀增加；所述轮毂侧层叠状凹槽j(17)的起始端面的深度随着j的增加均匀减少，且最大深度不超过静子叶片(3)的最大厚度的四分之一；
所述轮毂侧层叠状凹槽(15)具有与同等高度处所述静子叶片吸力面(4)相同的型面；具体地，将所述静子叶片吸力面(4)的型线从所述轮毂侧层叠状凹槽j(17)的起始端面处进行截断，向所述静子叶片压力面(5)侧方向偏移与所述轮毂侧层叠状凹槽j(17)的起始端面的深度相同的距离，得到轮毂侧层叠状凹槽j型面(21)；在所述轮毂侧层叠状凹槽j型面(21)与所述静子叶片压力面(5)的型线的交接处绘制倒角，形成轮毂侧层叠状凹槽j(17)的尾缘；所述轮毂侧层叠状凹槽j(17)的起始端面和所述轮毂侧层叠状凹槽j型面(21)共同构成所述轮毂侧层叠状凹槽j(17)的几何。
2.如权利要求1所述的一种抑制三维角区分离的压气机叶片端区造型方法，其特征在于，所述机匣侧层叠状凹槽(8)与所述轮毂侧层叠状凹槽(15)可分别开设；当所述机匣侧层叠状凹槽(8)的总数目n的取值为0时，机匣侧未开设有机匣侧层叠状凹槽；当所述机匣侧层叠状凹槽(8)的总数目n的取值为1至20之间的正整数时，机匣侧开设有机匣侧层叠状凹槽；当所述轮毂侧层叠状凹槽(15)的总数目m的取值为0时，轮毂侧未开设有轮毂侧层叠状凹槽；当所述轮毂侧层叠状凹槽(15)的总数目m的取值为1至20之间的正整数时，轮毂侧开设有轮毂侧层叠状凹槽。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112228403A (zh) * 2020-10-12 2021-01-15 中国民航大学 端壁开设等深槽的压气机静子叶栅

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002349201A (ja) * 2001-05-29 2002-12-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービン動翼
FR2904033B1 (fr) * 2006-07-19 2011-01-21 Snecma Ensemble diffuseur-redresseur pour une turbomachine
US10823197B2 (en) * 2016-12-20 2020-11-03 Pratt & Whitney Canada Corp. Vane diffuser and method for controlling a compressor having same
CN110985410A (zh) * 2019-12-19 2020-04-10 中国航空发动机研究院 带有仿生波状结构前缘的跨音速压气机平面叶栅

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112228403A (zh) * 2020-10-12 2021-01-15 中国民航大学 端壁开设等深槽的压气机静子叶栅

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