用于燃气涡轮发动机的受控会聚压缩机流动路径制造技术

公开了一种受控会聚压缩机流动路径（10），其被构造成将有限的流动路径（10）更好地分布在涡轮发动机（14）中的压缩机（12）内。压缩机（12）可具有通过周向延伸的内部和外部边界（16、18）限定的流动路径（10），所述边界具有在其中会聚速率改变以更好地分布通过其的流体流动的部分。在邻近翼型（26）的根部（24）的表面（20、22）处，会聚速率可增加，且在翼型排（30）之间的轴向间隙（28）中减小会聚。在至少一个实施例中，由于内部压缩机表面（22）的会聚增加，所以在第一压缩机叶片（42）的前缘和后缘（44、46）之间的压缩机流动路径（10）可增加朝着第一压缩机叶片（42）的后缘（46）向下游移动的会聚。由于外部压缩机表面（20）的会聚增加，所以紧接在第一压缩机叶片（42）下游的第一压缩机导叶（36）的前缘和后缘（32、34）之间的压缩机流动路径（10）可增加向下游移动的会聚。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及涡轮发动机，且更具体地涉及在燃气涡轮发动机的压缩机内的压缩机流动路径。
技术介绍
通常，燃气涡轮发动机包括用于压缩空气的压缩机、用于混合压缩空气与燃料且点燃混合物的燃烧室，以及用于产生动力的涡轮叶片组件。压缩机流动路径已经大体由锥形段，即，分段线性构造，其从入口到出口持续地减小流动路径环面积。这些流动路径设计和制造相对简单，然而，这些流动路径不尽可能有效地使用流动路径会聚，即，面积减小，且还在压缩机翼型排之间的无导叶或无叶片间隙中，或者二者中浪费显著的会聚。
技术实现思路
公开了一种受控会聚压缩机流动路径，其构造成将有限的流动路径会聚更好地分布在涡轮发动机中的压缩机内。压缩机可具有通过周向延伸的内部和外部边界限定的流动路径，所述边界具有在其中会聚速率改变以更好地分布通过其的流体流动的部分。会聚速率可在邻近翼型根部的表面处增加，且在翼型末端附近以及在翼型排之间的轴向间隙中减小会聚。在至少一个实施例中，由于内部压缩机表面的会聚增加，所以在第一压缩机叶片的前缘和后缘之间的压缩机流动路径可增加朝着第一压缩机叶片的后缘向下游移动的会聚。在至少一个实施例中，压缩机流动路径会聚可在第一压缩机叶片的根部的最大厚度点之后在叶片根部附近朝着第一压缩机叶片的后缘向下游移动增加。由于外部压缩机表面的会聚增加，所以紧接在第一压缩机叶片下游的第一压缩机导叶的前缘和后缘之间的压缩机流动路径可增加向下游移动的会聚。在至少一个实施例中，压缩机流动路径会聚可在第一压缩机导叶的根部的最大厚度点之后在导叶根部附近朝着第一压缩机导叶的后缘向下游移动增加。在至少一个实施例中，燃气涡轮发动机可包括由转子组件和定子组件形成的压缩机。转子组件可由对准成多个周向延伸的排的多个径向朝外延伸的压缩机叶片形成，并且其中，转子组件能旋转。定子组件可由对准成多个周向延伸的排的多个径向朝内延伸的压缩机导叶形成。定子组件可相对于能旋转转子组件固定。压缩机导叶的排可与压缩机叶片的排交替沿下游方向移动。内部压缩机表面可限定压缩机的周向内部边界表面，且外部压缩机表面可限定压缩机的周向外部边界表面，借此内部和外部压缩机表面形成压缩机流动路径。压缩机流动路径可会聚向下游移动。在第一压缩机叶片的前缘和后缘之间的压缩机流动路径可增加朝着第一压缩机叶片的后缘向下游移动的会聚。由于内部压缩机表面在第一压缩机叶片的根部的最大厚度点之后的会聚增加，靠近第一压缩机叶片的末端的外部压缩机表面的会聚减小及在第一压缩机叶片下游的无导叶间隙中的会聚减小，所以在第一压缩机叶片的前缘和后缘之间的压缩机流动路径可增加朝着第一压缩机叶片的后缘向下游移动的会聚。在至少一个实施例中，与第一压缩机叶片径向对准且在其前缘和后缘之间的内部压缩机表面可以是非线性的。与第一压缩机叶片径向对准且在其前缘和后缘之间的内部压缩机表面可径向朝外弯曲向下游移动。在第一压缩机叶片的后缘和紧接在第一压缩机叶片下游的第一压缩机导叶的前缘之间的压缩机流动路径可从在第一压缩机叶片的前缘和后缘之间的会聚速率减小会聚。在至少一个实施例中，在第一压缩机叶片的后缘和紧接在第一压缩机叶片下游的第一压缩机导叶的前缘之间的内部压缩机表面可以是线性的。在第一压缩机叶片的后缘和紧接在第一压缩机叶片下游的第一压缩机导叶的前缘之间的外部压缩机表面可以是线性的。紧接在第一压缩机叶片下游的第一压缩机导叶的前缘和后缘之间的压缩机流动路径可相对于直接上游的会聚速率增加向下游移动的会聚。由于外部压缩机表面在第一压缩机导叶的根部的最大厚度点之后的会聚增加，所以在第一压缩机导叶的前缘和后缘之间的压缩机流动路径可增加向下游移动的会聚。与第一压缩机导叶径向对准且在其前缘和后缘之间的外部压缩机表面可以是非线性的。在至少一个实施例中，与第一压缩机导叶径向对准且在其前缘和后缘之间的外部压缩机表面可径向朝内弯曲向下游移动。在第一压缩机导叶的后缘和紧接在第一压缩机导叶下游的压缩机叶片的前缘之间的压缩机流动路径可从在第一压缩机导叶的前缘和后缘之间的会聚速率减小会聚。典型的翼型根部相比翼型末端厚得多，因为翼型在根部处机械地被支撑。对于更高纵横比的翼型（类似于朝着压缩机的前级倾向于出现的那些），根部和末端厚度的差异增加。增加的厚度增加了在最大厚度点下游流动分离的风险。在该区域中增加流动路径会聚减少了流动分离的风险。受控会聚压缩机流动路径的优势在于，该流动路径增加了邻近翼型根部，且更具体地，紧接在翼型的最大厚度点之后的会聚，以帮助防止在那里流动分离。为了保持总体压缩机流动路径（入口到出口）会聚恒定，翼型根部附近增加的会聚通过在其不那么有效的区域（诸如翼型的末端附近和在翼型排之间的无导叶轴向间隙中）中减小会聚抵消。这导致压缩机的有限的流动路径面积会聚的更好分布。压缩机的典型机械构造要求导叶的最大厚度出现在OD处，且叶片的最大厚度出现在ID处。受控会聚流动路径的应用然后导致振荡模式。沿着流动路径ID，会聚在叶片根部处增加且在导叶末端处减小。沿着流动路径OD，会聚在叶片末端处减小且在导叶根部处增加。受控会聚压缩机流动路径的另一优势在于，流动路径的会聚以非线性方式分布，使得其主要发生在根部翼型最大厚度的位置之后。这样的构造减小了在根部附近的翼型上的波峰马赫数和扩散负载，这减小损失且提高效率。受控会聚压缩机流动路径的又另一优势在于，流动路径从在翼型末端上的线性会聚过渡到在翼型根部上的非线性会聚。受控会聚压缩机流动路径的另一优势在于，由于在叶片末端上减小的斜率导致的减小的会聚能够通过改善公差来改善间隙，这相比更陡的斜率产生更小的不确定性，且减小了转子轴向位移的影响。受控会聚压缩机流动路径的再另一优势在于，在翼型排之间的无导叶轴向间隙中，流动路径形状减小流动路径会聚，即，斜率，以减小面积会聚，因为在压缩机内的该位置处不发生扩散，这允许在翼型包络（此处发生所有流动扩散）内应用更多的会聚。这些和其他实施例在下文中更详细地描述。附图说明并入在说明书中且形成其一部分的附图示出本公开专利技术的实施例，且连同描述一起公开了本专利技术的原理。图1是燃气涡轮发动机的透视图，其中压缩机以局部横截面视图示出。图2是压缩机的一部分的横截面侧视图。具体实施方式如在图1-2中所示，公开了一种受控会聚压缩机流动路径10，其被构造成将有限的流动路径会聚更好地分布在涡轮发动机14中的压缩机12内。压缩机12可具有通过周向延伸的内部和外部边界16、18限定的流动路径10，所述边界具有在其中会聚速率改变以更好地分布通过其的流体流动的部分。会聚速率可以在邻近翼型26的根部24的表面20、22处增加，且在翼型末端68附近和在翼型排30之间的轴向间隙28中减小。在至少一个实施例中，会聚速率可在邻近翼型26的根部24的表面20、22处且在根部24的最大厚度位置之后增加，并且可在翼型末端68附近且在翼型排30之间的轴向间隙28中减小会聚。在至少一个实施例中，由于内部压缩机表面22在第一压缩机叶片42的根部24的最大厚度点60之后的会聚增加，所以在第一压缩机叶片42的前缘和后缘44、46之间的压缩机流动路径10可增加朝着第一压缩机叶片42的后缘46向下游移动的会聚。在压缩机叶片42的排30和压缩机导叶36的排30之间的无导叶轴向间隙28本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机（14），其包括：由转子组件（48）和定子组件（50）形成的压缩机（12）；其中，所述转子组件（48）由对准成多个周向延伸的排（30）的多个径向朝外延伸的压缩机叶片（42）形成，并且其中，所述转子组件（48）能旋转；其中，所述定子组件（50）由对准成多个周向延伸的排（30）的多个径向朝内延伸的压缩机导叶（36）形成，其中，所述定子组件（50）相对于所述能旋转转子组件（48）固定，并且其中，沿下游方向移动所述压缩机导叶（36）的排（30）与所述压缩机叶片（42）的排（30）交替；其中，内部压缩机表面（22）限定所述压缩机（12）的周向内部边界表面（16），且外部压缩机表面（20）限定所述压缩机（12）的周向外部边界表面（18），借以所述内部和外部压缩机表面（22、20）形成压缩机流动路径（10）；其中，所述压缩机流动路径（10）会聚向下游移动；其中，由于接近第一压缩机叶片（42）的根部（24）的所述内部压缩机表面（22）的会聚增加，所以在所述第一压缩机叶片（42）的前缘（44）和后缘（46）之间的所述压缩机流动路径（10）增加朝着所述第一压缩机叶片（42）的所述后缘（46）向下游移动的会聚；以及其中，在所述第一压缩机叶片（42）的所述后缘（46）和紧接在所述第一压缩机叶片（42）下游的第一压缩机导叶（36）的前缘（32）之间的所述压缩机流动路径（10）从在所述第一压缩机叶片（42）的所述前缘和所述后缘（44、46）之间的会聚速率减小会聚。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃气涡轮发动机（14），其包括：由转子组件（48）和定子组件（50）形成的压缩机（12）；其中，所述转子组件（48）由对准成多个周向延伸的排（30）的多个径向朝外延伸的压缩机叶片（42）形成，并且其中，所述转子组件（48）能旋转；其中，所述定子组件（50）由对准成多个周向延伸的排（30）的多个径向朝内延伸的压缩机导叶（36）形成，其中，所述定子组件（50）相对于所述能旋转转子组件（48）固定，并且其中，沿下游方向移动所述压缩机导叶（36）的排（30）与所述压缩机叶片（42）的排（30）交替；其中，内部压缩机表面（22）限定所述压缩机（12）的周向内部边界表面（16），且外部压缩机表面（20）限定所述压缩机（12）的周向外部边界表面（18），借以所述内部和外部压缩机表面（22、20）形成压缩机流动路径（10）；其中，所述压缩机流动路径（10）会聚向下游移动；其中，由于接近第一压缩机叶片（42）的根部（24）的所述内部压缩机表面（22）的会聚增加，所以在所述第一压缩机叶片（42）的前缘（44）和后缘（46）之间的所述压缩机流动路径（10）增加朝着所述第一压缩机叶片（42）的所述后缘（46）向下游移动的会聚；以及其中，在所述第一压缩机叶片（42）的所述后缘（46）和紧接在所述第一压缩机叶片（42）下游的第一压缩机导叶（36）的前缘（32）之间的所述压缩机流动路径（10）从在所述第一压缩机叶片（42）的所述前缘和所述后缘（44、46）之间的会聚速率减小会聚。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机（14），其特征在于，在所述第一压缩机叶片（42）的前缘（44）和后缘（46）之间的所述压缩机流动路径（10）在所述第一压缩机叶片（42）的根部（24）的最大厚度点（60）之后增加会聚。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机（14），其特征在于，与所述第一压缩机叶片（42）径向对准且在其所述前缘（44）和所述后缘（46）之间的所述内部压缩机表面（22）是非线性的。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机（14），其特征在于，与所述第一压缩机叶片（42）径向对准且在其所述前缘（44）和所述后缘（46）之间的所述内部压缩机表面（22）径向朝内弯曲向下游移动。5.根据权利要求1所述的燃气涡轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA奥罗萨，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE