具有小叶片结构的轴流式涡轮.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CN105422186A(43)申请公布日2016.03.23(21)申请号201510956218.9(22)申请日2015.12.18(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人张扬军赵荣超诸葛伟林黄开胜邢卫东张俊跃(74)专利代理机构北京五洲洋和知识产权代理事务所(普通合伙)11387代理人张向琨(51)Int.Cl.F01D5/02(2006.01)F01D5/14(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称具有小叶片结构的轴流式涡轮(57)摘要本发明提供了一种具有小叶片结构的轴流式涡轮，包括轮毂、多个主叶片及多个小叶片。轮毂设有前端面和周向面；多个主叶片均匀设置在轮毂的周向面上，具有压力面、吸力面及主叶片连接面，主叶片连接面设有第一前缘；小叶片与主叶片相间布置，具有小叶片连接面，小叶片连接面设有第二前缘。小叶片径向的高度为h，主叶片径向的高度为H，h/H为0.05～0.3；小叶片连接面轴向的弦长为L1，主叶片连接面轴向的弦长为L2，L1/L2为0.2～0.6；小叶片连接面的第二前缘距主叶片连接面的第一前缘的轴向长度为m，m/L为0～0.4；相邻两个主叶片连接面的第一前缘之间的周向角度为θ1，主叶片连接面的第一前缘与其吸力面所对的小叶片连接面的第二前缘之间的周向角度为θ2，θ2/θ1为0.3～0.8。CN105422186ACN105422186A权利要求书1/1页1.一种具有小叶片结构的轴流式涡轮，包括：轮毂(1)，设有前端面(11)和周向面(12)；多个主叶片(2)，均匀地设置在轮毂(1)的周向面(12)上，各主叶片(2)具有：压力面(21)，与进入的气流方向相对；吸力面(22)，与压力面(21)相反；以及主叶片连接面(23)，为主叶片(2)与轮毂(1)的周向面(12)连接的截面，设有靠近轮毂(1)的前端面(11)的第一前缘(231)；多个小叶片(3)，均匀地设置在轮毂(1)的周向面(12)上且与所述多个主叶片(2)相间布置，各小叶片(3)具有：小叶片连接面(31)，为小叶片(3)与轮毂(1)的周向面(12)连接的截面，设有靠近轮毂(1)的前端面(11)的第二前缘(311)；其特征在于，小叶片(3)沿径向的高度为h，主叶片(2)沿径向的高度为H，h/H的范围为0.05～0.3；小叶片连接面(31)沿轴向的弦长为L1，主叶片连接面(23)沿轴向的弦长为L2，L1/L2的范围为0.2～0.6；小叶片连接面(31)的第二前缘(311)距离主叶片连接面(23)的第一前缘(231)的轴向长度为m，m/L的范围为0～0.4；相邻两个主叶片连接面(23)的第一前缘(231)之间的周向角度为θ1，主叶片连接面(23)的第一前缘(231)与其吸力面(22)所对的小叶片连接面(31)的第二前缘(311)之间的周向角度为θ2，θ2/θ1的范围为0.3～0.8。2.根据权利要求1所述的具有小叶片结构的轴流式涡轮，其特征在于，h/H的范围为0.15～0.25。3.根据权利要求1所述的具有小叶片结构的轴流式涡轮，其特征在于，L1/L2的范围为0.45～0.55。4.根据权利要求1所述的具有小叶片结构的轴流式涡轮，其特征在于，m/L2的范围为0.1～0.2。5.根据权利要求1所述的具有小叶片结构的轴流式涡轮，其特征在于，θ1/θ2的范围为0.5～0.6。6.根据权利要求1所述的具有小叶片结构的轴流式涡轮，其特征在于，h/H为0.2。7.根据权利要求1所述的具有小叶片结构的轴流式涡轮，其特征在于，L1/L2为0.5。8.根据权利要求1所述的具有小叶片结构的轴流式涡轮，其特征在于，m/L2为0.1。9.根据权利要求1所述的具有小叶片结构的轴流式涡轮，其特征在于，θ1/θ2为0.55。2CN105422186A说明书1/3页具有小叶片结构的轴流式涡轮技术领域[0001]本发明涉及涡轮机械领域，尤其涉及一种具有小叶片结构的轴流式涡轮。背景技术[0002]涡轮是一种将流体工质能量转化为机械能输出的叶片式机械，流体工质在涡轮中膨胀并推动涡轮旋转，对外输出机械功。在轴流式涡轮中，流体工质以近乎轴向的角度流进涡轮，轴向流出。轴流式涡轮被应用于燃气轮机、涡轮活塞组合发动机以及涡轮复合内燃机等领域。[0003]由于轴流式涡轮转子叶片的线速度随半径变化而变化，导致转子的相对进口气流角沿叶高方向变化，因此转子的叶型设计需要随叶高的变化而变化。在转子叶尖处，进口相对气流角较小，叶片进、出口转折角较小；而在转子叶片根部，由于进口相对气流角较大，因此叶片进、出口的转折角较大。由于流体在叶片根部经历大角度转折运动，容易导致流体在叶片吸力面处发生流动分离，导