用于渦輪機的靜子葉片及合成射流的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型一般地關于渦輪機，并且更具體地針對用于增加渦輪機(諸如壓縮機） 的操作范圍的合成射流。
【背景技術】
[0002] 渦輪機，諸如離心式氣體壓縮機和燃氣渦輪發動機通常使用靜子葉片使穿過渦輪 機的氣體(諸如空氣）導向。靜子葉片通常經機械致動以修正氣體的流向。
[0003] 氣體的流向也可在未機械致動并旋轉靜子葉片的情況下修正。B.Smith的美國專 利No. 7, 967, 258公開了一種用于使用合成脈動器在表面上主動操縱流體流動的系統和 方法。合成脈動器產生可操作用來操縱鄰近合成脈動器的主要流體流動的脈沖射流。合成 脈動器包括位于周圍壓力室內的合成射流致動器，其中合成射流致動器可操作用來產生振 蕩流。合成射流的振蕩流產生可操作用來操縱主要流體流動的脈沖射流。然后，這些合成 脈動器可經主動操縱用來控制管道中的（ducted)流體流動的流動特性，影響在流體流動內 的流動場渦流的起點和軌道，并且減少在主要流體流動中的流動分離。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型提供了一種用于渦輪機的靜子葉片及合成射流，旨在解決由發明者發 現的或在本領域中已知的問題中的一個或多個。
[0005] 本實用新型針對提供一種用于增加渦輪機(諸如壓縮機）的操作范圍的合成射流。 在一個實施例中，公開了一種用于渦輪機的合成射流。渦輪機包括具有流體流界面表面的 流體流界面結構。合成射流包括圓盤、后部腔和射流腔。圓盤包括圓柱形圓盤和涂層。圓 柱形圓盤包括圓柱形狀和從40. 8毫米到41. 2毫米的直徑。涂層位于圓柱形圓盤的每一側 上。涂層為壓電式陶瓷材料。后部腔位于流體流界面結構中。射流腔位于流體流界面結構 中，并且具有在圓盤的諧振頻率的百分之二十以內的亥姆霍茲頻率。射流腔包括前部腔、腔 通道和射流通道。前部腔鄰接后部腔。前部腔通過圓盤與后部腔分離。腔通道從前部腔朝 向流體流界面表面延伸。射流通道從流體流界面表面延伸到腔通道。射流通道與前部腔流 動連通。
[0006] 所述圓盤的所述諧振頻率為從1150赫茲到1250赫茲。
[0007] 所述射流腔的所述亥姆霍茲頻率在所述諧振頻率的200赫茲以內，在所述圓柱形 圓盤的每一側上的所述涂層包括從28. 0毫米到28. 4毫米的第二直徑和從0. 1778毫米到 0. 2032毫米的厚度
[0008] 在另一個實施例中，公開了一種用于渦輪機的靜子葉片。靜子葉片包括翼面和位 于翼面內的合成射流。翼面包括前緣、后緣和在前緣與后緣之間延伸的流體流界面表面。合 成射流包括后部腔和射流腔。射流腔包括鄰接后部腔的前部腔和從流體流界面表面朝向前 部腔延伸的射流通道。射流通道與前部腔流動連通。合成射流也包括位于后部腔與前部腔 之間的圓盤。圓盤包括具有圓柱形狀的圓柱形圓盤和在圓柱形圓盤的每一側上的涂層。涂 層為壓電式陶瓷材料。
[0009] 所述射流腔經配置具有在所述圓盤的諧振頻率的200赫茲以內的亥姆霍茲頻率。
[0010] 所述圓盤的所述諧振頻率為從1150赫茲到1250赫茲。
[0011] 所述流體流界面表面在所述翼面的壓力側上。
[0012] 所述射流通道位于鄰近所述后緣，并且經配置垂直于所述流體流界面表面注射流 體。
[0013] 所述射流腔包括從4. 11cm3到4. 47cm3的靜態體積。
[0014] 所述翼面包括：
[0015] 包括所述前緣、所述后緣和所述射流腔的第一主體部分；以及
[0016] 包括所述流體流界面表面的一部分和所述后部腔的第二主體部分，所述第二主體 部分附連到所述第一主體部分，從而將所述圓盤固定在所述后部腔與所述前部腔之間。
[0017] 本實用新型的技術方案減少了流動分離或防止了流動分離發生，并且能夠增大渦 輪機的操作范圍。
【附圖說明】
[0018] 圖1為示例性合成射流的剖視圖。
[0019] 圖2為用于圖1的合成射流的圓盤的俯視圖。
[0020] 圖3為圖2的圓盤的側視圖。
[0021] 圖4為包括圖1的合成射流的翼面組件的分解圖。
[0022] 圖5為圖4的翼面組件的剖視圖。
[0023] 圖6為包括圖1的合成射流可選實施例的渦輪機低稠度翼面板的俯視圖。
[0024] 圖7為圖6的低稠度翼面板的分解圖。
[0025] 圖8為圖6的低稠度翼面板的剖視圖。
[0026] 圖9為尚心式氣體壓縮機。
【具體實施方式】
[0027] 在此公開的系統和方法包括一種設置在渦輪機的流體流界面結構(諸如翼面）內 的合成射流，其中渦輪機的流體流界面結構傳送轉子和流體之間的能量。在實施例中，合成 射流包括后部腔和射流腔，其中圓盤設置在射流腔中。射流腔包括經配置將次級氣流引導 到主要氣流內的射流通道。當合成射流經配置垂直于流體流界面表面注射次級氣流時，合 成射流可用于使主要氣流的流動轉向。當合成射流經配置相對于流體流界面表面以切線方 向注射次級氣流時，合成射流可用于減少或防止沿著流體流界面表面的流動分離。
[0028] 圖1為示例性合成射流10的剖視圖。如圖1所示，合成射流10位于流體流界面 結構50 (諸如渦輪機的擴散器壁、翼面等）內。渦輪機可以為離心式氣體壓縮機、燃氣渦輪 發動機等。一般地，流體流界面結構50包括流體流界面表面55,諸如擴散表面、翼面的壓力 側表面或翼面的吸入側表面。流體流界面表面55可經配置改變和修正流體流(諸如氣體流 體流）的方向。
[0029] 合成射流10包括腔30和圓盤20。在所示的實施例中，腔30位于鄰近流體流界面 表面55的流體流界面結構50中。在其他實施例中，腔30位于流體流界面結構50的鄰接 壁或部分內。一般地，腔30的尺寸設定為適合圓盤20,并且