一种抑制涡轮叶尖泄漏流的叶顶结构形式.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CN107091121A(43)申请公布日2017.08.25(21)申请号201710362815.8(22)申请日2017.06.26(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人马宏伟田杨涛王理想(51)Int.Cl.F01D5/14(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图3页(54)发明名称一种抑制涡轮叶尖泄漏流的叶顶结构形式(57)摘要本发明属于涡轮气体动力学研究领域，提出了一种抑制涡轮叶尖泄漏流的叶顶结构形式，如图所示，该叶顶结构从前缘至尾缘设计成连通的槽道形式，槽道内部区域和叶片通道区域相连通。该槽道结构类似于在叶片顶部压力面侧和吸力面侧各布置一个沿叶顶型线的肋条结构(1)，可以使流体自前缘入口经过槽道流出叶片顶部间隙，肋条前端(2)和尾部(3)均进行圆弧过渡处理。槽道两侧肋条(1)从距前缘3％～5％弦长处延伸至距叶片尾缘2％～3％弦长位置处，肋条(1)高度为2％～4％弦长。本发明可以有效抑制叶顶泄漏流，降低泄漏流造成的损失及堵塞效应，提高涡轮的效率及整体性能。CN107091121ACN107091121A权利要求书1/1页1.一种用于抑制涡轮叶尖泄漏流的叶顶结构形式，其特征在于：叶片顶部前缘至尾缘设计为连通叶片通道的槽道结构，表现在叶顶前缘和尾缘处各开一个槽道口。2.根据权利要求1所述的，一种用于抑制涡轮叶尖泄漏流的叶顶结构形式，其特征在于：该叶顶槽道类似于在叶片顶部压力面侧和吸力面侧各加装一个沿叶顶型线的肋条结构(1)。3.根据权利要求1或2所述的，一种用于抑制涡轮叶尖泄漏流的叶顶结构形式，其特征在于：该槽道压力面侧和吸力面侧肋条前端(2)和尾部(3)均进行圆弧过渡处理。4.根据权利要求1或2所述肋条结构(1)，其特征在于：当叶片弦长为C时，槽道两侧肋条从距离叶片前缘3％C～5％C处开始延伸至距离叶片尾缘2％C～3％C位置处。5.根据权利要求1或2所述肋条结构(1)，其特征在于：叶顶肋条高度H为2％C～4％C，在前85％C弦长范围内，肋条宽度W为1.5％C～2.5％C，在后15％C弦长范围内，肋条宽度W为叶片当地厚度的15％。6.根据权利要求1或2所述肋条前端(2)和尾部(3)，其特征在于：肋条前端过渡圆弧半径R为2％C，尾部过渡圆弧半径R为1.5％C。2CN107091121A说明书1/2页一种抑制涡轮叶尖泄漏流的叶顶结构形式技术领域[0001]本发明属于涡轮气体动力学研究领域，具体涉及一种抑制涡轮叶尖泄漏流的叶顶结构形式，此叶顶结构主要是用于改善涡轮叶顶泄漏流，进一步减少叶顶泄漏流及泄漏流造成的损失，提高涡轮的效率及整体性能。背景技术[0002]在涡轮气体动力学研究领域，目前国内外一致认为叶顶泄漏流会造成两方面的负面效应，一是叶片力和轮缘功的损失，另一个是造成熵增。当叶片顶部间隙每增大1％叶片高度时，涡轮级效率会降低约为1％-3％，更重要的是叶顶间隙引起的损失约占总损失的三分之一。随着涡轮叶片向高负荷、高性能发展，叶顶泄漏流造成的损失会对涡轮效率及其整体性能产生重大的影响，因此实际中对叶片顶部间隙损失及叶尖泄漏流的控制就显得越来越重要。[0003]为了解决上述问题，国内外对此进行了相当多的探索研究，目前关于控制叶尖泄漏流及损失的方法通常有降低射流系数、增大叶片栅距与弦长比、增大叶片压力面附近速度或者降低叶片吸力面附近速度。而其中，减小射流系数主要通过改变叶片顶部结构形式来实现，具体的包括叶顶加肋条、凹槽、周向斜切角和叶顶加小翼。[0004]鉴于此，本发明提出了一种抑制涡轮叶尖泄漏流的叶顶结构形式，实现对涡轮叶顶泄漏流的抑制及改善。在高温环境下，不仅避免造成叶片顶部换热不均匀而出现叶顶烧蚀现象，而且对不同叶型的叶片模型具有通用性，均能起到改善泄漏流的作用。从涡轮整体气动性能来看，可以提高涡轮的流场品质、涡轮效率及其整体性能。发明内容[0005]本发明主要解决的技术问题是：提供一种抑制涡轮叶尖泄漏流的叶顶结构形式，能够有效控制并改善叶顶间隙泄漏流，减小泄漏流造成的损失，提高涡轮的效率及整体性能。[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：[0007]发明了一种抑制涡轮叶尖泄漏流的叶顶结构形式，如图1所示，将叶顶加工成从前缘至尾缘连通的槽道形式，槽道内部区域和叶片通道区域相连通。[0008]进一步，该叶顶槽道的设计类似于在叶片顶部压力面侧和吸力面侧各布置一个沿叶顶型线的肋条结构(1)，可以使流体自前缘入口经过槽道流出叶片顶部间隙，实际起到做功效果。并且槽道压力面侧和吸力面侧肋条前端(2)和尾部(3)均进行圆弧过渡处理。[0009]进一步，当叶片弦长为C时，槽道两侧肋条结构(1)从距