一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮.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CN105626158A(43)申请公布日2016.06.01(21)申请号201610118651.X(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)发明人高杰郑群董平岳国强刘鹏飞(51)Int.Cl.F01D5/14(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮(57)摘要本发明提供一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，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，可调静叶片的上、下端面分别设置上、下旋转轴，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，在动叶片前部沿径向开有贯通叶片压力面和吸力面的弯曲形消涡孔结构，且动叶片叶型的负荷分布为后部加载。本发明不仅可在非设计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，而且还可在设计工况下减少叶片前部的横向压差，延迟二次流的形成，进而减小二次流损失，整体上本发明设计的变几何涡轮具有良好的全工况特性。CN105626158ACN105626158A权利要求书1/1页1.一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，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，其特征在于：在动叶片前部沿径向方向设置有贯通动叶片压力面和吸力面的弯曲形消涡孔结构。2.根据权利要求1所述的一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于：所述动叶片前部消涡孔的吸力侧出口与叶型前缘点之间轴向距离与叶片弦长的比值为0.2～0.4，消涡孔压力侧出口与叶型前缘点之间轴向距离与叶片弦长的比值为0.15～0.35，消涡孔吸力侧出口方向与出口处切向之间的夹角为10°～40°，消涡孔压力侧出口方向与出口处切向之间的夹角为15°～45°，消涡孔直径与叶片弦长的比值为0.005～0.05。3.根据权利要求1或2所述的一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于：所述动叶片前部的消涡孔结构包括沿径向等距排布或者沿轮毂到机匣方向呈渐疏状排布的3～15个小孔。4.根据权利要求1或2所述的一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于：所述动叶片前部的消涡孔结构与动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前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于：所述动叶片前部的消涡孔结构与动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前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于：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前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于：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前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于：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前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于：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。2CN105626158A说明书1/4页一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮技术领域[0001]本发明涉及变几何涡轮，尤其涉及一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮。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地下降，并且下降的幅度高达5％。