[發(fā)明專利]具有非軸對稱表面的渦輪機部件或部件組

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480073420.0
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN106414903B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 本杰明·魯克沃斯基;埃斯特班·貝爾納爾多斯-沙馬涅;馬修·讓·盧克·沃勒布雷特
• 申請（專利權(quán)）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11270
• 代理人: 姚開麗,王艷波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種渦輪機部件，包括葉片以及具有非軸對稱表面的平臺。

背景技術(shù)

風(fēng)機是處于雙流式渦輪機的入口處的大直徑的旋轉(zhuǎn)部件，雙流式渦輪機通過大體錐形的轂(槳轂蓋(spinner))形成，轂上附接有徑向延伸的葉片，如在圖1(附圖標(biāo)記1)的左側(cè)可見的。風(fēng)機壓縮大質(zhì)量的冷空氣，冷空氣被部分地噴射到壓縮機中，冷空氣的其余部分形成圍繞發(fā)動機的圓柱形流，并直接朝向后部以用于產(chǎn)生推力。

產(chǎn)量的優(yōu)化和風(fēng)機的性能尤其需要從葉片穿過的質(zhì)量流量速率的增長。

為增加該質(zhì)量流量速率，能夠修改風(fēng)機葉片的參數(shù)，或者修改通道(vein) 的壁，通道即葉片之間的用于流體流動的整個通道(換句話說，葉片間部分)，尤其是在轂(“風(fēng)機根部”，即，風(fēng)機的面向升壓器的初級、第一輪的部分，并且，換句話說是風(fēng)機葉片的直接將空氣供給低壓壓縮機并因此形成低壓壓縮機的第一移動輪的部分)處進行修改。

實際上，可以發(fā)現(xiàn)，考慮到其當(dāng)前的特定情況，這些壁的軸對稱的幾何形狀(由圖2a示出的示例)能夠被改善：實際上，當(dāng)今對“風(fēng)機根部”(即，葉片的基部，位于與轂的結(jié)合處)上的空氣動力學(xué)幾何優(yōu)化的尋求導(dǎo)致在通道處獲得具有局部非軸對稱壁(即，當(dāng)沿垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的平面的截面不是圓形時) 的部件。非軸對稱通道限定出三維空間的整體環(huán)形表面(渦輪機的“截面”)。

因此，專利申請EP1126132提出了一種非軸對稱的通道的幾何形狀(見圖 2b)，其中，葉片平臺(換句話說，風(fēng)機的轂的附接有葉片的局部表面)的壁明顯地具有沿葉片延伸的凹部。

然而，可以發(fā)現(xiàn)的是，這種非軸對稱通道使通過風(fēng)機的流動性能退化。實際上，從具有軸對稱通道的流量的“聲音”情況開始，非軸對稱通道的設(shè)定值被示為根據(jù)處于葉片的后緣上的風(fēng)機根部處的重要的空氣動力學(xué)的分離的3D 納維爾-斯托克斯方程(Navier-Stokes)類型的計算。由于該負面的空氣動力學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機的性能已退化，并且這種空氣動力學(xué)的分離極大地受到風(fēng)機的操作性(產(chǎn)量、壓縮率以及尤其是升壓器的供給)的約束。

期望的是在風(fēng)機根部處具有新的通道的幾何形狀，而不具有現(xiàn)有技術(shù)中的分離問題，并允許最大的產(chǎn)量和性能。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明提出了一種渦輪機的部件或部件組，至少包括第一葉片和第二葉片以及平臺，葉片自平臺延伸，其特征在于，平臺具有非軸對稱的表面，該表面由第一端平面和第二端平面限定，并通過至少兩個C¹類(class C¹)的構(gòu)建曲線來限定，所述C¹類的構(gòu)建曲線各自表示所述表面的半徑的值，該值取決于在大致平行于所述端平面的平面中的第一葉片的拱腹和第二葉片的拱背之間的位置，所述構(gòu)建曲線具有：

-至少一個上游曲線；

-下游曲線，該下游曲線被定位在第一曲線以及第一葉片和第二葉片的后緣之間，并與葉片弦長度的50％到80％之間的軸向位置相關(guān)聯(lián)，所述葉片弦從葉片的前緣延伸到后緣；

每個構(gòu)建曲線由分別位于第一葉片和第二葉片的每個上的至少一個拱腹端部控制點和拱背端部控制點限定，所述表面在第一葉片和第二葉片之間延伸，使得：

-下游曲線在拱背端部控制點處的切線傾斜至多5°；

-構(gòu)建曲線在端部控制點處的所有其他切線傾斜至少5°。

部件的這種具有平緩斜率的非軸對稱的特定的幾何形狀可防止空氣動力學(xué)的分離。

因此，產(chǎn)量和風(fēng)機的根部的壓縮率被極大地改善。

根據(jù)其他有利地且非限制性的特征：

·下游曲線在拱背端部控制點處的切線傾斜至多2°；

·每個上游曲線與沿葉片弦的軸向位置相關(guān)聯(lián)，使得曲線相對于葉片弦按均勻的長度間隔布置；

·表面由四個上游曲線限定，所述四個上游曲線包括第一前導(dǎo)曲線、第二前導(dǎo)曲線、第一中間曲線以及第二中間曲線；

·構(gòu)建曲線在端部控制點處的切線具有以下傾斜：

-對于第一前導(dǎo)曲線，在于5°和20°之間；

-對于第二前導(dǎo)曲線，在10°和30°之間；

-對于第一中間曲線，在10°和25°之間；

-對于第二中間曲線，在拱腹端部控制點處在5°和20°之間，在拱背端部控制點處在5°和15°之間；

-對于下游曲線，在拱腹端部控制點處的在5°和10°之間。

·構(gòu)建曲線在端部控制點處的切線具有以下傾斜：

-對于第一前導(dǎo)曲線，在10°和15°之間；