压气机叶片及压气机制造技术

本发明专利技术涉及燃气轮机领域，提供了一种压气机叶片及压气机。该叶片包括叶顶、叶根以及自叶根至叶顶径向延伸的叶中；叶根、叶中和叶顶的各个横截面均平行于XY平面，其中，X方向表示轴向方向，Y方向表示切向方向，Z方向表示径向方向；叶顶的尾缘和叶根的尾缘分别朝向吸力侧扭转、叶中的尾缘朝向压力侧扭转，以使叶根、叶中和叶顶的各个横截面上的尾缘点绕前缘点沿吸力侧所在的方向依次设置。本发明专利技术在保证整个压气机叶片的前缘不变的情况下，通过使叶顶和叶根的尾缘分别朝吸力侧扭转、使叶中的尾缘朝压力侧扭转，就能减少叶根和叶顶处的气流分离。

【技术实现步骤摘要】
压气机叶片及压气机
本专利技术涉及燃气轮机领域，具体涉及一种压气机叶片及压气机。
技术介绍
燃气轮机是实现能源高效清洁转化和保障国家能源安全的重要设备。燃气轮机主要由压气机、燃烧室和透平机三部分组成。燃气轮机运行时，首先通过压气机对空气进行压缩，然后将压缩后的空气引导至燃烧室，使其与燃料充分混合后燃烧产生高温烟气，最后将高温烟气排入透平机进行膨胀做功，为压气机提供动力。目前，燃气轮机中通常设有多级轴流式压气机，因此压气机作为燃气轮机的三大部件之一，对整个燃气轮机的高效运行起着决定性作用。但是，在压气机运行过程中，由于增压作用，压气机中的逆压流动会诱发低能流体的出现，进而导致压气机工作效率大幅降低。而低能流体主要出现在叶根和叶顶区域，目前常见的改进方案采用的是直接弯曲压气机叶片重心积叠线的方式，即一般所说的弯叶片。虽然，弯叶片能促使叶根、叶顶区域的低能流体向中间流体区域移动，进而减少了叶根和叶顶区域的低能流体，但是弯叶片会明显增加叶片表面面积，从而增大摩擦损失。本专利技术将解决这一技术问题，在具备弯叶片优点的同时，尽量少地增加叶片表面摩擦面积。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单、安装便捷的压气机叶片，在减少叶根和叶顶区域的低能流体的同时，尽量少地增加叶片表面摩擦面积。为实现上述目的，本专利技术提供了一种压气机叶片，所述压气机叶片具有吸力侧和压力侧，该叶片包括叶顶、叶根以及自所述叶根至所述叶顶径向延伸的叶中；所述叶根、所述叶中和所述叶顶的各个横截面均平行于XY平面，其中，X方向表示轴向方向，Y方向表示切向方向，Z方向表示径向方向；所述叶顶的尾缘和所述叶根的尾缘分别朝向所述吸力侧扭转、所述叶中的尾缘朝向所述压力侧扭转，以使所述叶根、所述叶中和所述叶顶的各个横截面上的尾缘点分别绕对应的所述前缘点沿所述吸力侧所在的方向转动指定角度。其中，所述叶顶的尾缘的积叠线、所述叶中的尾缘的积叠线和/或所述叶根的尾缘的积叠线包括折线、正弦曲线、B-样条曲线或Nurbs曲线中的至少一种。其中，所述叶根的尾缘的积叠线、所述叶中的尾缘的积叠线和所述叶顶的尾缘的积叠线的连线呈“[”形。其中，所述叶顶和/或所述叶根的尾缘的积叠线的长度为叶片尾缘积叠线总长度的10％～50％，其中，所述叶片尾缘积叠线总长度为所述叶根、所述叶中和所述叶顶的尾缘的积叠线的长度之和。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种压气机，该压气机包括轮毂以及多个上述所述的压气机叶片，多个所述压气机叶片沿所述轮毂的周向依次间隔设置。其中，所述叶顶与所述轮毂的相交处的切线与Y方向的夹角为钝角。其中，所述叶顶和/或所述叶根的尾缘的弦在Y方向的投影长度为相邻的两个所述压气机叶片之间间距的10％～50％。本专利技术结构简单、安装便捷，在保证整个压气机叶片的前缘不变的情况下，通过使叶顶的尾缘和叶根的尾缘分别朝向吸力侧扭转、同时使叶中的尾缘朝向压力侧扭转，就可使各个横截面上的尾缘点分别绕对应的前缘点沿吸力侧所在的方向转动指定角度，进而就可改变各个横截面的重心位置，使得重心积叠线弯曲，从而就可调整整个压气机叶片尾缘的径向压力梯度，也就是说，可在叶根和叶顶的尾缘处的压力场上分别叠加一个朝向叶中的径向压力梯度，进而就可减小叶根和叶顶处的负荷，使叶根和叶顶处低能流体区域的发展受到抑制，同时还能促使叶根、叶顶处的低能流体向叶中处的高能流体移动，使低能流体和高能流体充分掺混，减小低能流体区域的范围。从而就能减少叶根和叶顶处的气流分离，提高整个叶片的工作效率。另外，与一般的弯叶片相比，本专利技术还可减小压气机叶片摩擦面积，进而减小压气机叶片的摩擦损失。附图说明图1是本专利技术实施例1中的一种压气机叶片的正视图；图2是本专利技术实施例1中的一种压气机叶片的俯视图；图3是本专利技术实施例2中的一种压气机叶片的俯视图；图4是本专利技术实施例2中的一种压气机叶片的尾缘的积叠线。附图标记说明：1、压气机叶片；2、轮毂；3、空气；4、压力侧；5、吸力侧；6、叶根；7、叶顶；8、前缘；8-1、前缘点；9、尾缘；9-1、尾缘点；10、横截面弦；11、中弧线。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚地描述，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情况下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在专利技术中的具体含义。实施例1结合图1和图2所示，本专利技术实施例提供了一种压气机叶片，所述压气机叶片具有吸力侧5和压力侧4，该叶片包括叶根6、叶顶7以及自叶顶7至叶根6径向延伸的叶中；叶顶7、叶中和叶根6的各个横截面均平行于XY平面，其中，X方向表示轴向方向，Y方向表示切向方向，Z方向表示径向方向；叶根6的尾缘9和叶顶7的尾缘9分别朝向吸力侧5扭转、叶中的尾缘9朝向压力侧4扭转，以使叶顶7的横截面上的尾缘点9-1绕其前缘点8-1沿吸力侧5所在的方向转动指定角度、使叶中的横截面上的尾缘点9-1绕其前缘点8-1沿吸力侧5所在的方向转动指定角度、使叶根6的横截面上的尾缘点9-1绕其前缘点8-1沿吸力侧5所在的方向转动指定角度，也就是说，叶顶7、叶中和叶根6的各个横截面上的尾缘点9-1在XY平面上的投影的连线为一曲线。需要说明的是，叶顶7、叶中和叶根6的横截面的轮廓线形状由对应的中弧线11和横截面弦10确定，其中，中弧线11离吸力侧5和压力侧4的距离均相同，横截面弦10为前缘点8-1和尾缘点9-1的连线。本专利技术在保证整个压气机叶片的前缘8不变的情况下，通过使叶根6的尾缘9和叶顶7的尾缘9分别朝向吸力侧5扭转、同时使叶中的尾缘9朝向压力侧4扭转，就可调整整个压气机叶片尾缘9的径向压力梯度，也就是说，可在叶顶7和叶根6的尾缘9处的压力场上分别叠加一个朝向叶中的径向压力梯度，进而就可减小叶顶7和叶根6处的负荷，使叶顶7和叶根6处低能流体区域的发展受到抑制，并促使叶顶7、叶根6处的低能流体向叶中处的高能流体移动，使低能流体和高能流体充分掺混，进而就可减小低能流体区域的范围，从而就能减少叶顶7和叶根6处的气流分离，进而就可提高整个叶片的工作效率。优选地，叶根6的尾缘9的积叠线、叶中的尾缘9的积叠线和/或叶顶7的尾缘9的积叠线包括折线、正弦曲线、B-样条曲线或Nurbs曲线中的至少一种。优选地，叶顶7的尾缘9的积叠线、叶中的尾缘9的积叠线和叶根6的尾缘9的积叠线的连线即整个压气机叶片的尾缘的积叠线呈“[”形，以减小气流在叶顶7和叶根6的尾缘9处分离的负压。优选地，叶根6和/或叶顶7的尾缘9的积叠线长度为叶片尾缘的10％～50％，其中，所述叶片尾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压气机叶片，所述压气机叶片具有吸力侧和压力侧，其特征在于，包括叶顶、叶根以及自所述叶根至所述叶顶径向延伸的叶中；所述叶根、所述叶中和所述叶顶的各个横截面均平行于XY平面，其中，X方向表示轴向方向，Y方向表示切向方向，Z方向表示径向方向；所述叶顶的尾缘和所述叶根的尾缘分别朝向所述吸力侧扭转、所述叶中的尾缘朝向所述压力侧扭转，以使所述叶根、所述叶中和所述叶顶的各个横截面上的尾缘点分别绕对应的前缘点沿所述吸力侧所在的方向转动指定角度。

【技术特征摘要】
1.一种压气机叶片，所述压气机叶片具有吸力侧和压力侧，其特征在于，包括叶顶、叶根以及自所述叶根至所述叶顶径向延伸的叶中；所述叶根、所述叶中和所述叶顶的各个横截面均平行于XY平面，其中，X方向表示轴向方向，Y方向表示切向方向，Z方向表示径向方向；所述叶顶的尾缘和所述叶根的尾缘分别朝向所述吸力侧扭转、所述叶中的尾缘朝向所述压力侧扭转，以使所述叶根、所述叶中和所述叶顶的各个横截面上的尾缘点分别绕对应的前缘点沿所述吸力侧所在的方向转动指定角度。2.根据权利要求1所述的压气机叶片，其特征在于，所述叶顶的尾缘的积叠线、所述叶中的尾缘的积叠线和/或所述叶根的尾缘的积叠线包括折线、正弦曲线、B-样条曲线或Nurbs曲线中的至少一种。3.根据权利要求1所述的压气机叶片，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪松，任晓栋，顾春伟，丁傲霜，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11