一种燃气轮机动力涡轮柳条形导叶制造技术

本发明专利技术提供一种燃气轮机动力涡轮柳条形导叶，是一种叶身细长类似柳条的燃气轮机动力涡轮导叶。本发明专利技术的目的是为了提供可有效降低叶型流动损失，改善涡轮叶片气动性能，而且还可减弱尾迹流动引起的激振力，提高下游动叶叶片寿命的导叶。从而解决现有技术难以进一步提升涡轮效率，且尾迹流动引起的激振力难以降低，动叶叶片可靠性差的问题。本发明专利技术用于改善燃驱压缩机组及船舶燃气轮机涡轮叶片气动性能、减弱尾迹流动引起的激振力领域。减弱尾迹流动引起的激振力领域。减弱尾迹流动引起的激振力领域。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机动力涡轮柳条形导叶


[0001]本专利技术涉及的是一种燃气轮机动力涡轮柳条形导叶，更具体地说，本专利技术涉及的是一种叶身细长，类似柳条，叶型流动损失小，尾迹流动引起的激振力小的燃气轮机动力涡轮柳条形导叶。

技术介绍

[0002]因燃气轮机具有功率密度大、起动速度快等优点，广泛应用于工业及海上平台发电、燃驱压缩及作为船舶的主要动力装置。现代燃气轮机效率已达到较高的水平，进一步提升机组及部件的效率难度较大。另外，燃气轮机是一种叶片式旋转机械，其内部是三维非定常流动，由于叶片尾迹等因素引起的非定常流动，会影响叶片上的作用力，进而引起叶片非定常振动。当气动频率等于叶片固有频率时，叶片发生共振，会导致叶片寿命降低甚至叶片损伤。
[0003]近年来，随着设计技术的不断进步以及计算流体力学的不断发展，全三维优化设计手段不断在涡轮气动设计过程中得到应用，以Clocking effect(时序效应)为代表的非定常计算及设计技术在提高涡轮效率方面起到了较大作用，涡轮气动设计体系、设计手段及方法不断丰富与完善，先进的设计技术及叶型不断推动着涡轮气动性能的提升，涡轮叶片形状也由传统的直叶片向扭叶片、弯扭叶片、弯扭掠叶片等复杂形状发展。此外，为避免涡轮叶片共振，提高涡轮叶片的结构可靠性，在国内外学者涡轮叶片叶冠结构优化，涡轮叶片缘板及伸根阻尼结构设计，涡轮叶片调频等方面开展了大量研究工作，有效改善了涡轮叶片的结构可靠性。
[0004]为满足节能减排要求，现代燃气轮机不断追求性能的提升，要求涡轮气动性能不断改善，涡轮叶片流动损失不断降低。然而，基于传统涡轮叶片的先进优化设计技术难以进一步提高涡轮气动性能。为满足性能的提升，涡轮叶片造型也更为复杂，全三维特征更为明显，给发动机的结构可靠性造成了较大的影响，特别容易引起涡轮叶片振动问题。
[0005]尽管国内外学者及科研人员在高性能涡轮气动设计及非定常流动方面已开展了大量的研究，对改善涡轮气动性能、揭示涡轮叶栅内非定常流动有了一定的认识，但是这些研究并没有关注在改善涡轮叶片气动性能的同时如何降低尾迹引起的叶片非定常作用力，也鲜有关于通过采用柳条叶型叶片结构改善涡轮气动性能、减弱尾迹引起的非定常作用力方面的报道。科研人员希望有一种既可以改善涡轮叶片性能又可以有效减弱尾迹引起动叶叶片非定常作用力的先进叶型。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了提供可有效降低叶型流动损失，改善涡轮叶片气动性能，而且还可减弱尾迹流动引起的激振力，提高叶片寿命的叶型。从而解决现有技术难以进一步提升涡轮效率，且尾迹流动引起的激振力难以降低，叶片可靠性差的问题。
[0007]本专利技术的目的是这样实现的：一种燃气轮机动力涡轮柳条形导叶，它包括上缘板、
柳条叶片1、柳条叶片2、下缘板，所述上缘板内表面形成燃气气流外流道，所述下缘板上表面形成燃气气流内流道；所述柳条叶片1和柳条叶片2布置在燃气气流内外流道之间，并连接上缘板与下缘板；所述柳条叶片1和柳条叶片2型线构造相同，沿周向均匀布置，且均由压力面和吸力面构成叶片外型；柳条叶片1的压力面和柳条叶片2的吸力面构成叶栅流道，上缘板内表面、下缘板上表面、柳条叶片1的压力面和柳条叶片2的吸力面构成叶片燃气通道。
[0008]进一步地，所述上缘板、柳条叶片1和柳条叶片2、下缘板由上至下依次连接成一体。
[0009]进一步地，所述柳条叶片1和柳条叶片2的积叠轴之间的夹角(A)为12度。
[0010]进一步地，柳条叶片1和柳条叶片2型线前部前缘附近稍平，中后部较平直，整体叶型呈细长构造，类似弯弯垂下的柳条。
[0011]进一步地，所述柳条叶型的弦长为210mm。
[0012]进一步地，所述柳条叶型的轴向弦长为110mm。
[0013]进一步地，所述柳条叶型的前缘半径为2.5mm，前缘厚度与弦长之比为2.3％。
[0014]进一步地，所述柳条叶型的尾缘半径为0.5mm，尾缘厚度与弦长之比为0.48％。
[0015]进一步地，所述柳条叶型的最大厚度为10.5mm，最大厚度与弦长之比为5％。
[0016]进一步地，所述柳条叶型的整周叶片数为30片。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在充分考虑传统燃气轮机涡轮叶片的基础上，针对宽弦涡轮叶片结构特点，将柳条细长的特征应用于宽弦涡轮叶片，构造了类似柳条细长且厚度均匀的叶型，叶片“后部加载”特征更为明显，逆压梯度段及逆压梯度较小，叶型变工况适应性强，且叶片尾迹宽度变窄，从而降低了叶型流动损失，改善了涡轮气动效率。本专利技术的细长柳条叶型，叶片尾迹变窄，减弱了尾迹流动引起的激振力；加之，较传统涡轮叶片叶型弦长较长，叶片对流动的控制能力较强，从而使得叶片数量大幅下降，减少了尾迹数量，进一步减弱了尾迹流动引起的激振力，改善了下游动叶的受力状态。采用本专利技术的涡轮叶片，较传统涡轮叶片可以减少叶片数量70％，减小叶片叶型损失1％，减小尾迹总宽度70％。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的燃气轮机动力涡轮叶片结构示意图；
[0019]图2为本专利技术的燃气轮机动力涡轮叶栅流道示意图；
[0020]图3为本专利技术的燃气轮机动力涡轮叶片柳条叶型示意图；
[0021]图4为常规燃气轮机动力涡轮叶片叶型示意图；
[0022]图5为本专利技术的燃气轮机动力涡轮叶片柳条叶型型面压力分布示意图；
[0023]图6为常规燃气轮机动力涡轮叶片型面压力分布示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。
[0025]具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种燃气轮机动力涡轮柳条形导叶，它包括上缘板1、柳条叶片2
‑
1、柳条叶片2
‑
2和下缘板3，所述上缘板1内表面4形成燃气气流外流道5，所述下缘板3上表面6形成燃气气流内流道7；所述柳条叶片2
‑
1和柳条叶片2
‑
2布置在燃气气流内流道7与外流道5之间，并连接上缘板2与下缘板3，柳条叶型叶片2
‑
1和柳条叶片2
‑
2型线构造相同，沿周向均匀布置，且均由压力面8和吸力面9构成叶片外型；柳条叶片2
‑
1的压力面和柳条叶片2
‑
2的吸力面构成叶栅流道，上缘板1内表面4、下缘板3上表面6、柳条叶片2
‑
1的压力面8和柳条叶片2
‑
2的吸力面9构成叶片燃气通道。
[0026]具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述柳条叶片2
‑
1和柳条叶片2
‑
2的积叠轴之间的夹角(A)为12度，如此设置，相比常规燃气轮机动力涡轮，可以减少整周叶片数量，从而减少整周叶片尾迹个数。
[0027]其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
[0028]具体实施方式三：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机动力涡轮柳条形导叶，其特征在于：包括上缘板(1)、柳条叶片1(2
‑
1)、柳条叶片2(2
‑
2)和下缘板(3)，所述上缘板(1)内表面(4)形成燃气气流外流道(5)，所述下缘板(3)上表面(6)形成燃气气流内流道(7)；所述柳条叶片1(2
‑
1)和柳条叶片2(2
‑
2)布置在燃气气流内流道(7)与外流道(5)之间，并连接上缘板(2)与下缘板(3)；柳条叶片1(2
‑
1)的压力面(8)和柳条叶片2(2
‑
2)的吸力面(9)构成叶栅流道，上缘板(1)内表面(4)、下缘板(3)上表面(6)、柳条叶片1(2
‑
1)的压力面和柳条叶片2(2
‑
2)的吸力面构成叶片燃气通道；柳条叶片1(2
‑
1)和柳条叶片2(2
‑
2)型线构造相同，沿周向均匀布置，且均由压力面(8)和吸力面(9)构成叶片外型。2.根据权利要求1所述一种燃气轮机动力涡轮柳条形导叶，其特征在于：所述柳条叶片1(2
‑
1)和柳条叶片2(2
‑
2)的积叠轴之间的夹角(A)为12度。3.根据权利要求2所述一种燃气轮机动力涡轮柳条形导叶，其特征在于：柳条叶片1(2

【专利技术属性】
技术研发人员：牛夕莹，李宗全，林枫，霍玉鑫，傅琳，马涛，金鹤，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零三研究所，
类型：发明
国别省市：