具有非轴对称表面的涡轮机部件或部件组制造技术

本发明专利技术涉及涡轮机的部件(1)或部件集，至少包括：第一叶片和第二叶片(3I，3E)以及平台(2)，叶片(3I，3E)自平台延伸出，其特征在于，平台(2)具有非轴对称的表面(S)，该表面由第一端平面和第二端平面(PS，PR)界定，并通过至少两个C类的构建曲线来限定，所述构建曲线各自表示所述表面(S)的半径的值，该值取决于在大致平行于所述端平面(PS，PR)的平面中的第一叶片(3I)的压力表面和第二叶片(3E)的吸力表面之间的位置，构建曲线包括：至少一个上游曲线和一个下游曲线；每个构建曲线由至少一个压力表面控制端部点和一个吸力表面控制端部点限定，使得：下游曲线在吸力表面控制端部点20处的切线倾斜至多5°；构建曲线在控制端部点处的其他切线倾斜至少5°。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种涡轮机部件，包括叶片以及具有非轴对称表面的平台。
技术介绍
风机是处于双流式涡轮机的入口处的大直径的旋转部件，双流式涡轮机通过大体锥形的毂(桨毂盖(spinner))形成，毂上附接有径向延伸的叶片，如在图1(附图标记1)的左侧可见的。风机压缩大质量的冷空气，冷空气被部分地喷射到压缩机中，冷空气的其余部分形成围绕发动机的圆柱形流，并直接朝向后部以用于产生推力。产量的优化和风机的性能尤其需要从叶片穿过的质量流量速率的增长。为增加该质量流量速率，能够修改风机叶片的参数，或者修改通道(vein)的壁，通道即叶片之间的用于流体流动的整个通道(换句话说，叶片间部分)，尤其是在毂(“风机根部”，即，风机的面向升压器的初级、第一轮的部分，并且，换句话说是风机叶片的直接将空气供给低压压缩机并因此形成低压压缩机的第一移动轮的部分)处进行修改。实际上，可以发现，考虑到其当前的特定情况，这些壁的轴对称的几何形状(由图2a示出的示例)能够被改善：实际上，当今对“风机根部”(即，叶片的基部，位于与毂的结合处)上的空气动力学几何优化的寻求导致在通道处获得具有局部非轴对称壁(即，当沿垂直于旋转轴线的平面的截面不是圆形时)的部件。非轴对称通道限定出三维空间的整体环形表面(涡轮机的“截面”)。因此，专利申请EP1126132提出了一种非轴对称的通道的几何形状(见图2b)，其中，叶片平台(换句话说，风机的毂的附接有叶片的局部表面)的壁明显地具有沿叶片延伸的凹部。然而，可以发现的是，这种非轴对称通道使通过风机的流动性能退化。实际上，从具有轴对称通道的流量的“声音”情况开始，非轴对称通道的设定值被示为根据处于叶片的后缘上的风机根部处的重要的空气动力学的分离的3D纳维尔-斯托克斯方程(Navier-Stokes)类型的计算。由于该负面的空气动力学效果，发现风机的性能已退化，并且这种空气动力学的分离极大地受到风机的操作性(产量、压缩率以及尤其是升压器的供给)的约束。期望的是在风机根部处具有新的通道的几何形状，而不具有现有技术中的分离问题，并允许最大的产量和性能。
技术实现思路
因此，本专利技术提出了一种涡轮机的部件或部件组，至少包括第一叶片和第二叶片以及平台，叶片自平台延伸，其特征在于，平台具有非轴对称的表面，该表面由第一端平面和第二端平面限定，并通过至少两个C1类(classC1)的构建曲线来限定，所述C1类的构建曲线各自表示所述表面的半径的值，该值取决于在大致平行于所述端平面的平面中的第一叶片的拱腹和第二叶片的拱背之间的位置，所述构建曲线具有：-至少一个上游曲线；-下游曲线，该下游曲线被定位在第一曲线以及第一叶片和第二叶片的后缘之间，并与叶片弦长度的50％到80％之间的轴向位置相关联，所述叶片弦从叶片的前缘延伸到后缘；每个构建曲线由分别位于第一叶片和第二叶片的每个上的至少一个拱腹端部控制点和拱背端部控制点限定，所述表面在第一叶片和第二叶片之间延伸，使得：-下游曲线在拱背端部控制点处的切线倾斜至多5°；-构建曲线在端部控制点处的所有其他切线倾斜至少5°。部件的这种具有平缓斜率的非轴对称的特定的几何形状可防止空气动力学的分离。因此，产量和风机的根部的压缩率被极大地改善。根据其他有利地且非限制性的特征：·下游曲线在拱背端部控制点处的切线倾斜至多2°；·每个上游曲线与沿叶片弦的轴向位置相关联，使得曲线相对于叶片弦按均匀的长度间隔布置；·表面由四个上游曲线限定，所述四个上游曲线包括第一前导曲线、第二前导曲线、第一中间曲线以及第二中间曲线；·构建曲线在端部控制点处的切线具有以下倾斜：-对于第一前导曲线，在于5°和20°之间；-对于第二前导曲线，在10°和30°之间；-对于第一中间曲线，在10°和25°之间；-对于第二中间曲线，在拱腹端部控制点处在5°和20°之间，在拱背端部控制点处在5°和15°之间；-对于下游曲线，在拱腹端部控制点处的在5°和10°之间。·构建曲线在端部控制点处的切线具有以下倾斜：-对于第一前导曲线，在10°和15°之间；-对于第二前导曲线，在20°和25°之间；-对于第一中间曲线，在15°和20°之间；-对于第二中间曲线，在拱腹端部控制点处在10°和15°之间，在拱背端部控制点处在5°和10°之间；-对于下游曲线，在拱腹端部控制点处在5°和10°之间；·每个构建曲线进一步由分别接近第一叶片和第二叶片的拱腹中间控制点和拱背中间控制点限定，所述表面在第一叶片和第二叶片之间延伸，并且每个拱腹中间控制点和拱背中间控制点位于构建曲线的端部控制点之间，使得：-下游曲线的拱背端部控制点和拱背中间控制点具有至少15mm的横坐标差；-构建曲线的所有的其他的拱背端部控制点和拱背中间控制点，或拱腹端部控制点和拱腹面中间控制点，具有至多20mm的横坐标差；·部件或部件使得：-上游曲线的所有拱背端部控制点和拱背中间控制点，或拱腹端部控制点和拱腹中间控制点，具有介于5mm和15mm之间的横坐标差；-下游曲线的拱背端部控制点和拱背中间控制点具有介于15mm和30mm之间的横坐标差；-下游曲线的拱腹端部控制点和拱腹中间控制点具有介于5mm和15mm之间的横坐标差；·每个构建曲线由八个参数完全地确定，该八个参数包括：-曲线在拱背端部控制点处的切线的倾斜；-曲线在拱腹端部控制点处的切线的倾斜；-曲线的拱背端部控制点和拱背中间控制点之间的横坐标差；-曲线的拱腹端部控制点和拱腹中间控制点之间的横坐标差；-曲线在拱背中间控制点处的左半切线的张力系数；-曲线在拱背中间控制点或在拱背端部控制点处的右半切线的张力系数；-曲线在拱腹中间控制点或在拱腹端部控制点处的左半切线的张力系数；-曲线在拱腹中间控制点处的右半切线的张力系数；·每个构建曲线通过数据处理装置执行以下步骤进行建模：(a)将所述构建曲线参数化为C1类曲线，所述C1类曲线表示所述表面的半径的值，该值取决于所述第一叶片的拱腹和所述第二叶片的拱背之间的位置，所述曲线由以下各项限定：-两个端部控制点，该两个端部控制点分别位于两个叶片中的每个上，所述表面在两个叶片之间延伸；-至少一个样条曲线；参数化根据限定所述端部控制点中的至少一个的一个或多个参数执行；(b)确定所述曲线的所述参数的最优值；·部件或部件组是用于双流式涡轮机的风机。根据本专利技术的第二方面，本专利技术涉及一种涡轮机，包括根据第一方面的部件或部件组。附图说明通过阅读优选实施例的描述，本专利技术的其他特征和优点将变得明显。本说明书将参考附图来给出，在附图中：-之前描述的图1示出了示例性的涡轮机；-之前描述的图2a至图2b示出了具有或不具有非轴对称平台的风机根部几何形状的两种已知的示例；-图3a至图3b示出了根据本专利技术的部件的优选实施例；-图4示出了根据本专利技术的部件的优选实施例；-图5a至图5c示出了多个几何形状的负轴向速度的视图。具体实施方式参考图3a，涡轮机的部件1(如果它不是单件式，那么是一组部件)具有至少两个相邻的叶片3E、3I以及平台2，叶片3E、3I自平台2延伸。平台的术语在这里按照广义被解释并且总体上指示涡轮机的可安装(径向延伸)有叶片3E、3I并具有壁的任何元件，空气抵抗壁进行流通。具体地，平台2可以是单件式的，或者可通过多个基本部件形成，该多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
涡轮机的部件(1)或部件组，至少包括：第一叶片和第二叶片(3I，3E)以及平台(2)，叶片(3I，3E)自所述平台(2)延伸出，其特征在于，所述平台(2)具有非轴对称的表面(S)，所述表面(S)由第一端平面和第二端平面(PS，PR)限定，并通过至少两个C1类的构建曲线(PC‑1，PC‑2，PC‑3，PC‑4，PC‑5)来限定，所述C1类的构建曲线各自表示所述表面(S)的半径的值，该值取决于在大致平行于所述端平面(PS，PR)的平面中的所述第一叶片(3I)的拱腹和所述第二叶片(3E)的拱背之间的位置，所述构建曲线包括：‑至少一个上游曲线(PC‑1，PC‑2，PC‑3，PC‑4)；‑下游曲线(PC‑5)，所述下游曲线(PC‑5)被定位在第一曲线(PC‑1，PC‑2，PC‑3，PC‑4)以及所述第一叶片和所述第二叶片(3I，3E)的后缘(BF)之间，并与叶片(3I，3E)弦长度的50％到80％之间的轴向位置相关联，所述叶片弦从所述叶片(3I，3E)的前缘(BA)延伸到后缘；每个构建曲线(PC‑1，PC‑2，PC‑3，PC‑4，PC‑5)由分别位于所述第一叶片和所述第二叶片(3I，3E)的每个上的至少一个拱腹端部控制点和拱背端部控制点限定，所述表面(S)在所述第一叶片和所述第二叶片(3I，3E)之间延伸，使得：‑所述下游曲线(PC‑5)在所述拱背端部控制点处的切线倾斜至多5°；‑所述下游曲线(PC‑5)在所述拱腹端部控制点处的切线倾斜至多10°；‑上游构建曲线(PC‑1，PC‑2，PC‑3，PC‑4)在端部控制点处的所有切线倾斜至少5°。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.19 FR 13630611.涡轮机的部件(1)或部件组，至少包括：第一叶片和第二叶片(3I，3E)以及平台(2)，叶片(3I，3E)自所述平台(2)延伸出，其特征在于，所述平台(2)具有非轴对称的表面(S)，所述表面(S)由第一端平面和第二端平面(PS，PR)限定，并通过至少两个C1类的构建曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4，PC-5)来限定，所述C1类的构建曲线各自表示所述表面(S)的半径的值，该值取决于在大致平行于所述端平面(PS，PR)的平面中的所述第一叶片(3I)的拱腹和所述第二叶片(3E)的拱背之间的位置，所述构建曲线包括：-至少一个上游曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4)；-下游曲线(PC-5)，所述下游曲线(PC-5)被定位在第一曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4)以及所述第一叶片和所述第二叶片(3I，3E)的后缘(BF)之间，并与叶片(3I，3E)弦长度的50％到80％之间的轴向位置相关联，所述叶片弦从所述叶片(3I，3E)的前缘(BA)延伸到后缘；每个构建曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4，PC-5)由分别位于所述第一叶片和所述第二叶片(3I，3E)的每个上的至少一个拱腹端部控制点和拱背端部控制点限定，所述表面(S)在所述第一叶片和所述第二叶片(3I，3E)之间延伸，使得：-所述下游曲线(PC-5)在所述拱背端部控制点处的切线倾斜至多5°；-所述下游曲线(PC-5)在所述拱腹端部控制点处的切线倾斜至多10°；-上游构建曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4)在端部控制点处的所有切线倾斜至少5°。2.根据权利要求1所述的部件或部件组，其中，所述下游曲线(PC-5)在所述拱背端部控制点处的切线倾斜至多2°，并且所述下游曲线(PC-5)在所述拱腹端部控制点处的切线倾斜至少5°。3.根据权利要求1和2中任一项所述的部件或部件组，其中，每个上游曲
\t线与沿所述叶片(3I，3E)弦的轴向位置相关联，使得所述构建曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4，PC-5)相对于所述叶片(3I，3E)弦按均匀的长度间隔布置。4.根据权利要求1至3中任一项所述的部件或部件组，其中，上游曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4)在所述拱腹端部控制点处的所有切线都比所述下游曲线(PC-5)在所述拱腹端部控制点处的切线倾斜的更多。5.根据权利要求1至4中任一项所述的部件或部件组，其中，所述表面(S)由至少两个上游曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4)限定，使得在从所述叶片(3I，3E)的前缘(BA)到后缘查看所述构建曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4，PC-5)时，每个构建曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4，PC-5)在所述拱背端部控制点处的切线的倾斜先增大然后减小。6.根据权利要求1至5中任一项所述的部件或部件组，其中，所述表面(S)由至少两个上游曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4)限定，使得在从所述叶片(3I，3E)的前缘(BA)到后缘查看所述构建曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4，PC-5)时，每个构建曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4，PC-5)在所述拱腹端部控制点处的切线的倾斜先增大然后减小。7.根据权利要求1至6中任一项所述的部件或部件组，其中，所述表面(S)由四个上游曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4)限定，所述四个上游曲线(PC-1，PC-2，PC-3，PC-4)包括第一前导曲线(PC-1)、第二前导曲线(PC-2)、第一中间曲线(PC-3)、以及第二中间曲线(PC-4)。8.根据权利要求7所述的部件或部件组，其中，所述构建曲线在所述端部控制点处的切线具有以下的倾斜：-对于所述第一前导曲线(PC-1)而言，在5°和20°之间；-对于所述第二前导曲线(PC-2)而言，在10°...

【专利技术属性】
技术研发人员：本杰明·鲁克沃斯基，埃斯特班·贝尔纳尔多斯沙马涅，马修·让·卢克·沃勒布雷特，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：发明
国别省市：法国;FR