储能是实现“双碳”目标的关键支撑技术，压缩空气储能被认为是颇具发展前景的大规模物理储能技术。压缩机作为储能系统中的关键部件之一，其性能对系统效率和经济性有决定性影响。多级压缩机中可调叶片扩压器作为变工况调节技术，可扩大压缩机的稳定工作范围，改善压缩过程中的气动性能，提高压缩效率。
为了探究可调叶片扩压器的调节机制，并揭示扩压器叶片在变工况下的载荷分布规律及扩压机理，中国科学院工程热物理研究所储能研发中心设计并采用3D打印增材制造方式加工了应用于100MW先进压缩空气储能系统压缩机的可调扩压器。研究基于实际测试环境采用选择性激光熔化技术进行金属3D打印，有效缩短了传统工艺加工周期，并突破了内流引压通道加工瓶颈。加工完成的扩压器叶片部件通过了型面误差检测，确保其高精度。
采用该新型3D打印增材制造可调扩压器，其叶片压力面/吸力面组件便于在整机运行环境下进行表面压力测量，且叶片前缘来流为带旋流真实流动，可真实反映扩压器实际工作状态。配合可靠密封结构，扩压器叶片能实现安装角度在线调节，便于在压缩机运行中开展变工况调节及测量。
扩压器设计与制造相关研究成果作为封面文章，发表在Journal of Thermal Science上。该新方法已授权发明专利1项，授权实用新型专利2项。
图1.可调翼型扩压器设计
图2.可调扩压器金属3D打印组件
图3.可调扩压器测试实验台
图4.期刊封面和论文首页