一种透平动叶片制造技术

本发明专利技术一种透平动叶片，包括叶身，所述叶身由若干个基础二维叶型积叠扭转成型，基础二维叶型包括基础二维叶型截面，基础二维叶型截面具有参数：叶片总高度H和相对栅距；基础二维叶型截面的相对栅距变化规律为：基础二维叶型截面沿叶片总高度H方向根部截面到中部截面的相对栅距逐渐增大，中部截面到顶部截面的相对栅距逐渐减小；依据叶身高度，确定出口几何角、相对栅距沿叶片高度方向的变化规律，从而降低叶顶区域的漏汽量，增加叶根区域动叶片进出口压差，可有效降低端部区域的二次流损失，并随着叶身高度增加时，逐步增加中部区域的相对栅距，有效控制动叶片中部区域的叶型损失。有效控制动叶片中部区域的叶型损失。有效控制动叶片中部区域的叶型损失。

【技术实现步骤摘要】
一种透平动叶片


[0001]本专利技术属于透平叶片领域，特别涉及一种透平动叶片。

技术介绍

[0002]二氧化碳由于其工质密度大，存储成本低；容量大、储能时间长、安全可靠；系统建设选址对地理条件无特殊要求等特点，是一种比较理想的压缩气体储能方式。目前工程上用超临界二氧化碳作为工质的透平机组有很多。但将普通二氧化碳作为压缩空气储能的介质，目前尚属空白。以普通二氧化碳为介质，可有效减少成本，并提升透平机组的稳定性。
[0003]传统透平机组的效率很大程度上取决于通流内静、动叶片的气动性能，叶片的损失很大一部分源于叶型损失、漏汽损失和二次流损失。叶片在基础二维叶型上采用相应成型规律三维成型后，在叶片流道内产生了复杂的三元流动，在叶片端部区域主要呈现二次流损失，叶片中部区域为叶型损失。研究发现，静动部件之间存在的泄漏流体在透平动叶片的端部区域与主流发生掺混，导致二次流损失激增，以二氧化碳为介质，进行压缩空气储能，就需解决叶型损失、二次流损失问题。合理选择动叶片的基础二维叶型，控制叶片流道内的载荷分布，可有效控制动叶片中部区域的叶型损失，但对动叶片端部区域主要呈现二次流损失影响甚微。因此，本专利技术在动叶片设计过程中，在叶顶区域增加动叶片出口几何角，降低叶顶区域动叶片进出口压差，即降低叶顶区域的漏汽量，在叶根区域减小动叶片出口几何角，增加叶根区域动叶片进出口压差，即降低本级静叶区域的漏汽量，可有效降低端部区域的二次流损失。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种透平动叶片包括叶身，叶身由若干个基础二维叶型积叠扭转成型，所述基础二维叶型包括基础二维叶型截面，所述基础二维叶型截面具有参数：叶片总高度H和相对栅距；所述基础二维叶型截面的相对栅距变化规律为：基础二维叶型截面沿叶片总高度H方向，根部截面相对栅距到中部截面相对栅距逐渐增大，中部截面相对栅距到顶部截面相对栅距逐渐减小；基础二维叶型根部相对栅距小于基础二维叶型顶部截面相对栅距的相对栅距。
[0005]其进一步的优选技术方案为：所述基础二维叶型的相对栅距为t和b的比值，t表示节距，b表示弦长。
[0006]其进一步的优选技术方案为：所述根部截面相对栅距，中部截面相对栅距和顶部截面相对栅距分布沿如下规律径向变化：
[0007][0008][0009][0010]其中，H为叶片总高度。
[0011]其进一步的优选技术方案为：所述基础二维叶型截面是由前缘、压力面、尾缘、吸力面依次连接组成。
[0012]其进一步的优选技术方案为：所述基础二维叶型截面的迭合规律是：沿相对叶高自根部向顶部，各基础二维叶型截面连续光滑过渡。
[0013]其进一步的优选技术方案为：所述相对栅距分布规律满足如下关系式：
[0014]t/b＝Ax2+Bx+C
[0015]其中，t/b为某叶高处基础二维叶型截面的相对栅距，x为某叶高处基础二维叶型截面的相对叶高，所述相对叶高为截面高度与叶片总高度的比值，A、B、C的取值与叶片总高度相关。
[0016]其进一步的优选技术方案为：所述基础二维叶型截面还具有参数：叶片出口几何角，所述叶片出口几何角沿相对叶高分布规律满足如下关系式：
[0017]arcsin(o/t)＝ax2+bx+c
[0018]其中，arcsin(o/t)为某叶高处基础二维叶型截面的叶片出口几何角，a、b、c的取值与叶片总高度H相关。
[0019]其进一步的优选技术方案为：所述叶片出口几何角还包括根部截面出口几何角、中部截面出口几何角与顶部截面出口几何角。
[0020]其进一步的优选技术方案为：所述根部截面出口几何角、中部截面出口几何角与顶部截面出口几何角沿如下规律径向变化：
[0021][0022][0023][0024]其中，为某叶高处基础二维叶型截面的叶片出口几何角，a、b、c的取值与叶片总高度H相关。
[0025]其进一步的优选技术方案为：所述基础二维叶型的造型过程包括以下步骤：
[0026]根据叶片叶高，选取不同相对叶高位置的基础二维叶型；
[0027]根据叶片根径、只数、叶高，确定不同叶高位置基础二维叶型的相对栅距的变化规律；
[0028]根据叶片只数、根径及叶高位置确定不同叶高位置的叶型栅距，确定不同叶高位置基础二维叶型的弦长；
[0029]根据叶片根径、只数、叶高，确定不同叶高位置基础二维叶型的叶片出口几何角的变化规律；
[0030]调动叶片的摆放位置，使各基础二维叶型截面连续光滑过渡。
[0031]本专利技术的有益效果：本专利技术的二氧化碳透平动叶片叶身由若干个基础二维叶型按一定规律积叠扭转成型，依据叶身高度，确定出口几何角、相对栅距沿叶片高度方向的变化规律，其目的是：叶身高度较小时，大幅增加动叶顶部出口几何角，降低叶顶区域动叶片进出口压差，即降低叶顶区域的漏汽量，在叶根区域大幅减小动叶片出口几何角，增加叶根区域动叶片进出口压差，即降低本级静叶区域的漏汽量，可有效降低端部区域的二次流损失，并随着叶身高度增加时，逐步增加中部区域的相对栅距，有效控制动叶片中部区域的叶型损失。
[0032]本专利技术提供的一种透平动叶片不仅可用于二氧化碳透平机组中，同样可使用在以各种不同物质为介质的透平系统中，其主要优势在于利用方程确定透平动叶片的相对栅距、出口几何角，从而达到减少端部区域二次流损失、降低静叶区域漏气量，以及控制动叶片中部区域叶型损失的目的。
[0033]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1示出了二氧化碳透平动叶片的结构简图；
[0036]图2示出了基础二维叶型的几何尺寸示意图；
[0037]图3示出了不同叶身高度时出口几何角arcsin(o/t)沿叶高分布示意图；
[0038]图4示出了不同叶身高度时相对栅距t/b沿叶高分布示意图。
[0039]图中标记分别为：1－叶身，2－前缘，3－尾缘；4－根部截面；5－中部截面；6－顶部截面；7－压力面；8－吸力面；9－弦长；10－安装角；11－节距；12－喉部宽度；
具体实施方式
[0040]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透平动叶片，其特征在于，包括叶身(1)，所述叶身(1)由若干个基础二维叶型积叠扭转成型，所述基础二维叶型包括基础二维叶型截面，所述基础二维叶型截面具有参数：叶片总高度H和相对栅距；所述基础二维叶型截面的相对栅距变化规律为：基础二维叶型截面沿叶片总高度H方向，根部截面相对栅距到中部截面相对栅距逐渐增大，中部截面相对栅距到顶部截面相对栅距逐渐减小；基础二维叶型根部相对栅距小于基础二维叶型顶部截面相对栅距的相对栅距。2.根据权利要求1所述的一种透平动叶片，其特征在于，所述基础二维叶型的相对栅距为t和b的比值，t表示节距(11)，b表示弦长(9)。3.根据权利要求2所述的一种透平动叶片，其特征在于，所述根部截面相对栅距，中部截面相对栅距和顶部截面相对栅距分布沿如下规律径向变化：截面相对栅距和顶部截面相对栅距分布沿如下规律径向变化：截面相对栅距和顶部截面相对栅距分布沿如下规律径向变化：其中，H为叶片总高度。4.根据权利要求3所述的一种透平动叶片，其特征在于，所述基础二维叶型截面是由前缘(2)、压力面(7)、尾缘(3)、吸力面(8)依次连接组成。5.根据权利要求4所述的一种透平动叶片，其特征在于，所述基础二维叶型截面的迭合规律是：沿相对叶高自根部向顶部，各基础二维叶型截面连续光滑过渡。6.根据权利要求5所述的一种透平动叶片，其特征在于，所述相对栅距分布规律满足如下关系式：t/b＝Ax2+Bx+C其中，t/b为某叶高处基础二维叶型截面的相对栅距，x为某叶高处基础二维叶型截面的相对叶高，所述相对叶高为截面高度h与叶片总高度H的比值，A、B、C的取值与叶片总高度H关。7.根据权利要求6所述的一种透平动叶片，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟主海，靳亚峰，范小平，孙奇，王高亮，平艳，王鑫，翟璇，陶志坚，罗方，赵先波，覃小文，王松，范立华，王娟丽，唐军，杨志，韩扑塄，周嘉，侯俊鹏，任利莲，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：