一种带有动叶片边条小翼结构的变几何涡轮.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CN105604611A(43)申请公布日2016.05.25(21)申请号201610118635.0(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)发明人高杰郑群刘鹏飞岳国强董平(51)Int.Cl.F01D5/14(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种带有动叶片边条小翼结构的变几何涡轮(57)摘要本发明提供一种带有动叶片边条小翼结构的变几何涡轮，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，动叶片安装在轮毂上，在动叶片前缘根部向前扩展出边条小翼结构。本发明不仅可在非设计工况尤其是在低工况下减小叶片前缘根部的攻角，且边条小翼所诱导的细长涡系也抑制了产生于叶片根部的三维分离涡的展向发展，还可缩小可调静叶和动叶之间缝隙出流与主流之间的速度不匹配程度，从而明显减小动叶通道内气动损失，而且在设计工况下边条小翼所诱导的细长涡系对端区通道涡的发展也产生了抑制作用，进而减小二次流损失。CN105604611ACN105604611A权利要求书1/1页1.一种带有动叶片边条小翼结构的变几何涡轮，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：在动叶片前缘根部向前扩展出有边条小翼结构。2.根据权利要求1所述的一种带有动叶片边条小翼结构的变几何涡轮，其特征是：所述边条小翼结构沿根部叶型前缘点处中弧线切向方向的长度与叶片根部弦长的比值为0.2～0.4，且其长度不超过叶片前轮毂的轴向宽度，边条小翼结构在叶型前缘点处径向高度与叶片高度的比值为0.03～0.1。3.根据权利要求1或2所述的一种带有动叶片边条小翼结构的变几何涡轮，其特征是：所述动叶片边条小翼结构的顶部缘线为斜线、折线或光滑曲线形式。4.根据权利要求1或2所述的一种带有动叶片边条小翼结构的变几何涡轮，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。5.根据权利要求3所述的一种带有动叶片边条小翼结构的变几何涡轮，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。2CN105604611A说明书1/3页一种带有动叶片边条小翼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边条小翼结构的变几何涡轮。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动带来不利影响的相关报道。发明内容[0005]本发明的目的在于提供即可在非设计工况尤其是在低工况下减小动叶片前缘根部的气流攻角，抑制产生于动叶片根部的三维分离涡的展向发展，还可缩小可调静叶和动叶之间缝隙出流与主流之间的速度不匹配程度，从而明显减小动叶通道内气动损失，而且还可在设计工况下抑制通道涡的发展，从而具有良好全工况特性的一种带有动叶片边条小翼结构的变几何涡轮。[0006]本发明的目的是这样实现的：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