控制涡轮叶尖间隙流动的机匣及叶片联合造型方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108487942A(43)申请公布日2018.09.04(21)申请号201810214025.X(22)申请日2018.03.15(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人俞建阳陈浮姜帅付云峰(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211代理人刘景祥(51)Int.Cl.F01D11/08(2006.01)F01D5/20(2006.01)F01D9/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称控制涡轮叶尖间隙流动的机匣及叶片联合造型方法(57)摘要控制涡轮叶尖间隙流动的机匣及叶片联合造型方法，属于叶轮机械被动流动控制技术领域。本发明是为了解决现有叶顶间隙的设置形式产生的泄漏涡与叶栅上通道涡易形成掺混损失，造成的能量损失大的问题。它包括：在轴流式涡轮转子叶栅内，以有限定义域内双峰高斯函数曲线为叶片中弧线节距方向的型线，构建连续光顺的机匣内壁曲面；机匣的轴向位置点x的定义域为叶片叶顶前缘前侧1％轴向弦长至尾缘后侧1％轴向弦长；机匣的径向位置点y的定义域为不超过2.5％叶高。本发明将涡轮的机匣及叶片重新造型。CN108487942ACN108487942A权利要求书1/1页1.一种控制涡轮叶尖间隙流动的机匣及叶片联合造型方法，其特征在于，它包括：在轴流式涡轮转子叶栅(1)内，以有限定义域内双峰高斯函数曲线为叶片中弧线(2)节距方向的型线，构建连续光顺的机匣内壁曲面(3)；所述双峰高斯函数曲线表达式为：其中x为机匣的轴向位置点，y为机匣的径向位置点，n1为第一峰峰高系数，n2为第一峰峰高位置系数，n3为第一峰峰宽系数，n4为第二峰峰高系数，n5为第二峰峰高位置系数，n6为第二峰峰宽系数；机匣的轴向位置点x的定义域为叶片叶顶前缘(4)前侧1％轴向弦长至尾缘(5)后侧1％轴向弦长；机匣的径向位置点y的定义域为不超过2.5％叶高。2.根据权利要求1所述的控制涡轮叶尖间隙流动的机匣及叶片联合造型方法，其特征在于，它还包括构造与机匣内壁曲面(3)相同的曲面贴片(6)，所述曲面贴片(6)用于相应的安置在叶片叶顶的上表面。3.根据权利要求1或2所述的控制涡轮叶尖间隙流动的机匣及叶片联合造型方法，其特征在于，所述叶片为直叶片。2CN108487942A说明书1/4页控制涡轮叶尖间隙流动的机匣及叶片联合造型方法技术领域[0001]本发明涉及控制涡轮叶尖间隙流动的机匣及叶片联合造型方法，属于叶轮机械被动流动控制技术领域。背景技术[0002]为避免动叶与机匣产生有摩擦的相对运动，涡轮叶栅与机匣之间会保留叶顶间隙，叶顶间隙的存在会使泄漏流体加速流入叶栅并在其吸力面一侧流出，最终卷起形成泄漏涡。正是由于泄漏涡的存在，使叶栅上通道涡造成的损失要明显强于下通道涡，因此，泄漏涡成为叶栅气动损失的主要来源之一，因此，采用各种流动控制方法来控制上通道涡的形成和发展成为了提高叶栅气动性能的重要手段。[0003]目前，针对通道涡的流动控制方法主要分为主动流动控制和被动流动控制两种。其中，主动流动控制方法通常引入外加能量源，如射流漩涡发生器以及等离子体激励器，这种方法虽然能够在不同工况下进行调节，但实现结构复杂，成本较高；而被动流动控制方法主要通过改变几何结构实现对流场的调整，如翼刀，凹槽等，这种方法的实现结构简单，成本较低，但受制于有限工况。针对带有叶顶间隙的复杂环境，采用结构简单的被动控制方式更符合实际需求。[0004]为保证旋转叶片与机匣间存在一定的裕度空间，现有的机匣处理研究多采用槽、缝相结合的形式，从节距方向来看，其构造的上端壁型线均满足特殊的锯齿状分布，通常来说，流体在连续光顺的表面流动受到的阻力最小。发明内容[0005]本发明目的是为了解决现有叶顶间隙的设置形式产生的泄漏涡与叶栅上通道涡易形成掺混损失，造成的能量损失大的问题，提供了一种控制涡轮叶尖间隙流动的机匣及叶片联合造型方法。[0006]本发明所述控制涡轮叶尖间隙流动的机匣及叶片联合造型方法，它包括：[0007]在轴流式涡轮转子叶栅内，以有限定义域内双峰高斯函数曲线为叶片中弧线节距方向的型线，构建连续光顺的机匣内壁曲面；[0008]所述双峰高斯函数曲线表达式为：[0009][0010]其中x为机匣的轴向位置点，y为机匣的径向位置点，n1为第一峰峰高系数，n2为第一峰峰高位置系数，n3为第一峰峰宽系数，n4为第二峰峰高系数，n5为第二峰峰高位置系数，n6为第二峰峰宽系数；[0011]机匣的轴向位置点x的定义域为叶片叶顶前缘前侧1％轴向弦长至尾缘后侧1％轴向弦长；机匣的径向位置点y的定义域为不超过2.5％叶高。3CN10848794