3垂直于所述軸線的截面自靠近所述收縮段向遠離所述收 縮段的方向從圓形過渡為橢圓形。其優點在于，有利于提高入口段1與出口段3的面積比，且 所述入口段1垂直于所述軸線的截面自遠離所述收縮段向靠近所述收縮段的方向從橢圓形 過渡為圓形，其截面面積逐漸收縮，有利于收縮段2對氣流的加速。
[0027]可以理解的是，所述入口段1垂直于所述軸線的截面還可以設置為橢圓形，其優點 在于，有利于增大入口段1垂直于所述軸線的截面面積，進而擴大入口段1垂直于所述軸線 的截面與出口段3垂直于所述軸線的截面的面積比。
[0028] 可以理解的而是，所述入口段1的入口面積與出口段3的出口面積比值可以為2~ 4,且在2~4之間的數值可以任意設定。
[0029]可以理解的是，所述入口段1的軸線與其設置面的傾斜角度Θ為15度至30度，且所 述傾斜角度Θ值可以取15度至30度之間的任意數值。其優點在于，在滿足預旋角度的前提 下，可以在噴嘴環5的周向設置較多的噴嘴，并能提高入口段1的入口面積。
[0030] 可以理解的是，所述擴口段1的擴口直徑為4mm~20mm，且所述擴口直徑在4mm~ 20_之間的數值任意設定，所述擴口是相對于出口段3而言的，及入口段1的入口面積大于。 [0031]可以理解的而是，所述收縮段2的錐角為30度~60度，且所述錐角可以在30度至60 度之間的數值任意設定。其優點在于，可以提高預旋系統的偏轉性能。
[0032]本實施例中的所述預旋噴嘴沿著氣流周向偏轉方向，入口段1按照一定的面積比 進行擴張，通過一個收縮段2，收縮到出口段3，氣流依次通過預旋噴嘴入口段1、收縮段2及 出口段3實現加速、偏轉。
[0033]從噴嘴軸線方向看，噴嘴截面保持橢圓形，從入口段1的進氣端開始截面面積不斷 縮小，縮小至收縮段2時，噴嘴截面變成圓形，并保持截面為圓形不變。
[0034] 在收縮段2從噴嘴軸線方向看，噴嘴截面保持圓形，截面面積不斷縮小，縮至最小 時，氣流進入出口段3,噴嘴截面保持圓形，面積不變，將要離開噴嘴時，截面由圓形變為橢 圓形，最后氣流通過預旋噴嘴的出口段3離開預旋噴嘴，以一定出氣角度進入預旋腔，為葉 片冷卻提供適宜的冷卻效果。
[0035] 在同一系統結構參數條件下，對比本發明的預旋噴嘴和直圓孔型預旋噴嘴結構和 性能差異：
[0036] 噴嘴的總面積、噴嘴數目、預旋角度和半徑位置由預旋系統的總體設計確定。具體 系統結構參數為：
[0037] 噴嘴總流通面積A= 1608.5mm2，噴嘴軸線在噴嘴環上的半徑位置R= 236.5mm，噴 嘴整環數目為N=32，噴嘴預旋角度為Θ = 20°。
[0038]根據以上結構參數，直圓孔型預旋噴嘴的主要幾何參數已固定下來：
[0039] 孔直徑D = 8mm，當預旋噴嘴的長徑比L/D到達4時，噴嘴的流量系數達到穩定，流量 系數最大，因此預旋噴嘴總長取為32_。
[0040] 下面根據上述結構參數設計本發明的預旋噴嘴。擴口后直徑Dl = 16mm，錐角Φ = 40°，入口段長LI = 16mm，出口段長L2 = 16mm，擴口后，氣流進口面積增大了四倍，氣流通過 入口段1時，損失會大大降低，同時通過收縮段2能保證氣流的加速。
[0041] 下表為通過CH)數值模擬得到的壓比1.9時兩種噴嘴的流量系數，預旋效率和溫降 的對比。從表中可以看出，本發明的預旋噴嘴的流量系數、預旋效率和溫降均高于直圓孔型 預旋噴嘴，流量系數比直圓孔型噴嘴高20.7%，預旋效率高20.4%，無量綱溫降增大了 24.6%。可以看出，本發明的預旋噴嘴由于增大了進氣面積，降低了進氣速度，減小了進口 處的氣流偏轉和分離損失，使得預旋噴嘴的流動阻力降低，使噴嘴的流量系數和預旋效率 和溫降得到提高。
[0043]最后需要指出的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制。盡 管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然 可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替 換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精 神和范圍。
【主權項】
1. 一種用于預旋冷卻系統的氣動孔型預旋噴嘴，用于預旋系統中向發動機轉子葉片提 供適宜壓力、溫度和流量的冷卻氣體，其特征在于:所述用于預旋冷卻系統的氣動孔型預旋 噴嘴包含入口段（1)、收縮段(2)及出口段(3)，其中，所述入口段（1)、收縮段(2)及出口段 (3)的軸線重合，所述入口段（1)垂直于軸線的截面積大于所述出口段(3)垂直于軸線的截 面積，氣流從所述入口段(1)進入，經過收縮段(2)加速后從出口段(3)噴出。2. 如權利要求1所述的用于預旋冷卻系統的氣動孔型預旋噴嘴，其特征在于:所述入口 段(1)與出口段(3)垂直于所述軸線的截面為橢圓形，所述收縮段(2)為圓臺段，所述入口段 (1) 設置在所述收縮段(2)的大端，所述入口段（1)垂直于所述軸線的截面自遠離所述收縮 段(2)向靠近所述收縮段(2)的方向從橢圓形過渡為圓形，所述出口段(3)設置在所述收縮 段的小端，所述出口段(3)垂直于所述軸線的截面自靠近所述收縮段(2)向遠離所述收縮段 (2) 的方向從圓形過渡為橢圓形。3. 如權利要求2所述的用于預旋冷卻系統的氣動孔型預旋噴嘴，其特征在于:所述入口 段(1)的入口面積與出口段(3)的出口面積比值的范圍為2~4。4. 如權利要求2所述的用于預旋冷卻系統的氣動孔型預旋噴嘴，其特征在于:所述入口 段(1)的軸線與其設置面的傾斜角度為15~30度。5. 如權利要求2所述的用于預旋冷卻系統的氣動孔型預旋噴嘴，其特征在于:所述擴口 段(1)的擴口直徑為4mm~20mm。6. 如權利要求1所述的用于預旋冷卻系統的氣動孔型預旋噴嘴，其特征在于:所述收縮 段(2)的錐角為30度~60度。
【專利摘要】本發明公開了一種用于預旋冷卻系統的氣動孔型預旋噴嘴。所述用于預旋冷卻系統的氣動孔型預旋噴嘴用于預旋系統中向發動機轉子葉片提供適宜壓力、溫度和流量的冷卻氣體，包含入口段、收縮段及出口段。所述入口段、收縮段及出口段的軸線重合，所述入口段垂直于軸線的截面積大于所述出口段垂直于軸線的截面積，氣流從所述入口段進入，經過收縮段加速后從出口段噴出。本發明的有益效果在于本發明提出的一種用于預旋冷卻系統的氣動孔型預旋噴嘴，所述入口段垂直于軸線的截面積大于所述出口段垂直于軸線的截面積，入口氣流速度會降低，氣流偏轉產生的損失會降低，氣流再通過收縮段進行加速，這樣可以有效保證噴嘴的加速和偏轉性能，使主流流動損失較小。
【IPC分類】F02C7/18, F01D25/12
【公開號】CN105464724
【申請號】CN201511020040
【發明人】劉永泉, 李賀, 柴軍生, 陸海鷹, 范宇
【申請人】中國航空工業集團公司沈陽發動機設計研究所
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月30日