一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮.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CN105626159A(43)申请公布日2016.06.01(21)申请号201610118672.1(22)申请日2016.03.03(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人高杰郑群魏明董平岳国强(51)Int.Cl.F01D5/14(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮(57)摘要本发明提供一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮，包括机匣、轮毂，在机匣和轮毂之间沿圆周方向均匀安装可调静叶片和动叶片，可调静叶片在前，动叶片在后，可调静叶片的上、下端面分别设置上、下旋转轴，其轴心在同一旋转轴线上，且轴径不同，上旋转轴嵌入到机匣内，下旋转轴嵌入到轮毂内，动叶片安装在轮毂上，在动叶片前缘位置设置沿叶片高度方向间隔排列的呈波浪状的凹陷结构。本发明可在非设计工况尤其是低工况下减小甚至消除叶片前部的分离涡流，从而明显减小动叶片通道内气动损失，而且设计工况下的性能也有略微提高，整体上本发明设计的变几何涡轮具有良好的全工况特性。CN105626159ACN105626159A权利要求书1/1页1.一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮，包括机匣、静叶轮毂和动叶轮毂，动叶轮毂设置在静叶轮毂旁，在机匣和静叶轮毂之间且沿圆周方向均匀安装有可调静叶片、在机匣和动叶轮毂之间且沿圆周方向均匀安装有动叶片，可调静叶片的上端面和下端面分别设置上旋转轴和下旋转轴，上旋转轴嵌入到机匣内，下旋转轴嵌入到静叶轮毂内，动叶片安装在动叶轮毂上，动叶轮毂里装配有轮毂旋转轴，其特征是：在动叶片前缘位置设置沿叶片高度方向间隔排列的呈波浪状的凹陷结构。2.根据权利要求1所述的一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮，其特征是：所述动叶片波浪状前缘凹陷结构的波长为叶片弦长的10％～30％，且波浪状前缘凹陷结构的波幅为叶片前缘直径的1～4倍。3.根据权利要求1或2所述的一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮，其特征是：所述动叶片波浪状前缘凹陷结构沿叶片高度方向呈等间距排列或者沿轮毂到机匣方向呈渐疏状排列。4.根据权利要求1或2所述的一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮，其特征是：所述动叶片波浪状前缘凹陷结构与叶片表面的交界处采用圆角过渡。5.根据权利要求3所述的一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮，其特征是：所述动叶片波浪状前缘凹陷结构与叶片表面的交界处采用圆角过渡。6.根据权利要求1或2所述的一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮，其特征是：所述上旋转轴和下旋转轴的轴线与可调静叶片的旋转轴线均位于同一直线上，上旋转轴的轴径大于下旋转轴的轴径。7.根据权利要求3所述的一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮，其特征是：所述上旋转轴和下旋转轴的轴线与可调静叶片的旋转轴线均位于同一直线上，上旋转轴的轴径大于下旋转轴的轴径。8.根据权利要求4所述的一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮，其特征是：所述上旋转轴和下旋转轴的轴线与可调静叶片的旋转轴线均位于同一直线上，上旋转轴的轴径大于下旋转轴的轴径。9.根据权利要求5所述的一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮，其特征是：所述上旋转轴和下旋转轴的轴线与可调静叶片的旋转轴线均位于同一直线上，上旋转轴的轴径大于下旋转轴的轴径。2CN105626159A说明书1/3页一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮技术领域[0001]本发明涉及一种变几何涡轮，尤其涉及一种带有动叶片波浪状前缘凹陷结构的变几何涡轮。背景技术[0002]燃气轮机经常会在非设计工况下工作，此时涡轮效率会大幅度降低。变几何涡轮技术可有效地调节和优化燃气轮机各部件之间的匹配，提高燃气轮机的加减速特性和低工况性能。调节涡轮静叶的安装角度则是一种行之有效的变几何方法。[0003]现有技术的变几何涡轮，在低工况时，关小可调静叶减小工质流量和输出功率，而可调静叶下游动叶却趋向在较大正攻角下运行，并且引起动叶吸力面前侧分离流动；在启动和加速工况，开大可调静叶以增大燃气轮机压气机喘振裕度和燃气发生器剩余功率，而下游动叶却趋向在较大负攻角下运行，造成动叶压力面出现严重分离流动。据研究表明，可调静叶关小引起的动叶吸力面三维分离涡流场将导致变几何涡轮的效率更显著的下降，并且下降的幅度高达5％。[0004]为了减小变几何涡轮动叶前缘大攻角流动带来的不利影响，国内外研究人员提出变几何涡轮动叶要采用较大负攻角的气动设计原则，进而指导动叶片叶型设计；然而，截至目前，还未见可有效减小变几何涡轮动叶片前缘大攻角流