【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涡轮增压器，尤其涉及一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构。
技术介绍
1、径流涡轮因其高效率、紧凑的结构和高可靠性等优点而被广泛应用于航空航天、交通运输和能源化工等领域，是涡轮增压器和小型燃气轮机等的重要部件。涡轮叶片的可靠性对涡轮的安全运行至关重要，但由于蜗壳的非轴对称几何结构以及蜗舌附近的高低压区导致了涡轮蜗壳出口周向压力分布的不均匀性，所以涡轮叶片在经过蜗舌附近时会受到一次压力突变的影响而导致涡轮叶片表面压力呈现周期性波动，即蜗舌对涡轮叶片产生激振力作用。当涡轮以特定转速运行时，涡轮转子在这种气动激振下可能引发涡轮叶片谐振，导致涡轮叶片因高周疲劳而损坏。目前针对径流涡轮叶片的抑振方法主要包括两种：一是通过修改蜗壳蜗舌几何结构的关键参数、调整蜗壳截面积的周向分布或者改善蜗壳出口压力周向分布的均匀性来改善情况；二是通过优化涡轮叶片形状和厚度分布以降低涡轮叶片上的振动应力。然而这两种方法均存在多种问题。
2、第一种方式：
3、效果有限：虽然修改蜗壳和蜗舌的几何结构可以在一定程度上改善流体动力学的特性，但因为涡轮叶片振动不仅受到蜗壳出口压力分布的影响，还受到多种其他因素的影响，如气流的不稳定性、湍流、涡轮叶片与流体之间的相互作用等，使得这种改变往往对涡轮叶片振动的抑制效果有限。
4、通用性差：不同的涡轮设计具有不同的几何参数和工作条件，因此，针对某一特定涡轮设计的优化方法可能不适用于其他涡轮设计。这要求对不同涡轮设计进行抑振时需要进行单独的优化，这增加了设计的复杂性和成本。p>
5、对气动性能影响大：蜗壳的几何修改会影响涡轮的气动性能，如增加流动损失、改变效率等，从而影响整个系统的性能。
6、无法解决不同阶数的谐振问题：简单修改蜗壳和蜗舌的几何结构很难同时解决多个谐振频率下的振动问题。
7、第二种方式：
8、效果有限：虽然优化涡轮叶片的形状和厚度分布可以降低涡轮叶片上的振动应力，但这种方法往往只能针对特定的振动模式有效，对于复杂的振动模式或者多阶谐振，这种优化方法不足以全面抑制振动。
9、通用性差：涡轮叶片的优化设计通常依赖于特定的涡轮运行条件，不同的工作点可能需要不同的涡轮叶片设计，这使得优化方案难以在不同涡轮或不同工况下通用。
10、对气动性能影响大：涡轮叶片形状和厚度的改变可能会影响涡轮的气动性能，如改变涡轮叶片的升力、阻力特性，从而影响涡轮的效率。
11、无法解决转子不同阶数的谐振问题：一般涡轮叶片的形状和厚度分布通常只有效针对某一阶次振动，为解决多个谐振频率下的振动问题需要频繁修改。
12、因此，需要设计一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构来有效解决转子谐振导致的涡轮叶片前缘振动的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，以解决上述的技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，包括：涡轮转子、蜗壳及机匣，蜗壳和机匣之间设有射流管；射流管包括：引气口、出气口及中间管体，引气口和出气口位于中间管体的两端，引气口位于蜗壳的进口段，出气口位于机匣的内壁面。
4、优选地，射流管设有三个。
5、优选地，射流管的中心面经过涡轮转子的轴线，且三个射流管分别对应的入射偏转角 α1=45°、α2=60°、α3=75°，三个射流管分别对应的引气位置角β1=51°、β2=36°、β3=21°。
6、优选地，沿蜗壳的进口段的中心线方向：三个射流管分别对应的引气口的中心与蜗壳的进口端面的距离m1=0.2l、m2=0.3l、m3=0.4l；沿涡轮转子的轴线方向：三个射流管分别对应的引气口的中心与蜗壳的进口段的中心线的距离n1=0.2w、n2=0.3w、n3=0.4w；
7、其中，l表示蜗壳的进口端面的下边沿至蜗壳的进口段的中心线的距离，w表示蜗壳的进口端面的侧边沿至蜗壳的进口段的中心线的距离。
8、优选地，沿涡轮转子的轴线方向：出气口的中心位于涡轮转子的涡轮叶片尾缘的25%-40%h处，且出气口的中心与涡轮转子的前缘处的距离为δ=2t-4t；
9、其中，h表示沿涡轮转子的轴线方向上涡轮叶片的叶根从前缘至尾缘的长度，t表示涡轮转子的前缘厚度。
10、优选地，出气口沿涡轮转子的半径方向设置，且出气口的中心线与垂直于涡轮转子轴线的平面成θ角度，θ取值为46°-54°。
11、优选地，射流管的内孔等截面设置，且相对流通面积are=a/a0为5%-10%，其中，a表示引气口的截面面积，a0表示蜗壳零截面面积。
12、优选地，射流管的内孔直径小于等于3mm。
13、优选地，中间管体包括：引气直线段、中间弧形段及出气直线段，引气直线段和出气直线段的轴线分别与中间弧形段的中心线相切。
14、优选地，引气直线段垂直于涡轮转子的轴线，且中间弧形段的曲率半径为30mm。
15、有益效果：本申请公开的一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构通过在蜗壳和机匣之间设置射流管，能够在不修改蜗壳几何结构或者不修改蜗舌几何尺寸的情况下，从蜗壳的进口段引出高压气体来改善蜗壳出口压力周向分布的均匀性，降低涡轮叶片上的振动应力，对涡轮叶片的振动进行抑制，防止涡轮叶片疲劳损坏。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，包括：涡轮转子（1）、蜗壳（2）及机匣（3），所述蜗壳（2）和机匣（3）之间设有射流管（4）；所述射流管（4）包括：引气口（41）、出气口（42）及中间管体（43），所述引气口（41）和出气口（42）位于中间管体（43）的两端，所述引气口（41）位于蜗壳（2）的进口段（21），所述出气口（42）位于机匣（3）的内壁面。
2.根据权利要求1所述的一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，所述射流管（4）设有三个。
3.根据权利要求2所述的一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，所述射流管（4）的中心面经过涡轮转子（1）的轴线，且三个所述射流管（4）分别对应的入射偏转角α1=45°、α2=60°、α3=75°，三个所述射流管（4）分别对应的引气位置角β1=51°、β2=36°、β3=21°。
4.根据权利要求3所述的一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，沿所述蜗壳（2）的进口段（21）的中心线方向：三个所述射流管（4）分别对应的引气口（41）的中心与
5.根据权利要求2所述的一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，沿所述涡轮转子（1）的轴线方向：所述出气口（42）的中心位于涡轮转子（1）的涡轮叶片（11）尾缘的25%-40%H处，且所述出气口（42）的中心与涡轮转子（1）的前缘处的距离为δ=2T-4T；
6.根据权利要求5所述的一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，所述出气口（42）沿所述涡轮转子（1）的半径方向设置，且所述出气口（42）的中心线与垂直于涡轮转子（1）轴线的平面成θ角度，θ取值为46°-54°。
7.根据权利要求2所述的一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，所述射流管（4）的内孔等截面设置，且相对流通面积Are=A/A0为5%-10%，其中，A表示所述引气口（41）的截面面积，A0表示蜗壳零截面面积。
8.根据权利要求7所述的一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，所述射流管（4）的内孔直径小于等于3mm。
9.根据权利要求2所述的一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，所述中间管体（43）包括：引气直线段（431）、中间弧形段（432）及出气直线段（433），所述引气直线段（431）和出气直线段（433）的轴线分别与中间弧形段（432）的中心线相切。
10.根据权利要求9所述的一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，所述引气直线段（431）垂直于所述涡轮转子（1）的轴线，且所述中间弧形段（432）的曲率半径为30mm。
...【技术特征摘要】
1.一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，包括：涡轮转子（1）、蜗壳（2）及机匣（3），所述蜗壳（2）和机匣（3）之间设有射流管（4）；所述射流管（4）包括：引气口（41）、出气口（42）及中间管体（43），所述引气口（41）和出气口（42）位于中间管体（43）的两端，所述引气口（41）位于蜗壳（2）的进口段（21），所述出气口（42）位于机匣（3）的内壁面。
2.根据权利要求1所述的一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，所述射流管（4）设有三个。
3.根据权利要求2所述的一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，所述射流管（4）的中心面经过涡轮转子（1）的轴线，且三个所述射流管（4）分别对应的入射偏转角α1=45°、α2=60°、α3=75°，三个所述射流管（4）分别对应的引气位置角β1=51°、β2=36°、β3=21°。
4.根据权利要求3所述的一种用于降低径流涡轮叶片激振力的蜗壳结构，其特征在于，沿所述蜗壳（2）的进口段（21）的中心线方向：三个所述射流管（4）分别对应的引气口（41）的中心与蜗壳（2）的进口端面的距离m1=0.2l、m2=0.3l、m3=0.4l；沿所述涡轮转子（1）的轴线方向：三个所述射流管（4）分别对应的引气口（41）的中心与蜗壳（2）的进口段（21）的中心线的距离n1=0.2w、n2=0.3w、n3=0.4w；
5.根据权利要求2所述的一种用于降低径流涡轮叶片激振...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。