一种转子叶片及轴流压气机制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种转子叶片及轴流压气机。转子叶片适用于安装在轴流压气机的转子的转子鼓筒上，包括叶身、榫头和缘板；对于能沿周向相邻设置于转子鼓筒上的两个转子叶片，其中一个转子叶片的缘板的吸力面部分的第一凹槽结构与另一个转子叶片的缘板的压力面部分的第二凹槽结构组合拼接，以在沿周向相邻设置的两个转子叶片之间形成流道壁面，所述流道壁面具有沿周向均匀地呈波浪状分布的多个凹槽；凹槽沿前缘至尾缘的方向延伸，且凹槽的深度顺着延伸方向逐渐增大；凹槽延伸的终点位于缘板的侧壁面上。凹槽的存在减小了附面层的厚度，进而减小了级间泄漏与附面层的掺混区域，因而减小了级间泄漏引起的气动损失，提高了压气机效率和喘振裕度。

A Rotor Blade and Axial Flow Compressor

【技术实现步骤摘要】
一种转子叶片及轴流压气机
本专利技术涉及一种转子叶片及轴流压气机。
技术介绍
燃气轮机的轴流压气机包括转子和静子。转子是一个高速旋转对气流做功的组合件，用于对进入轴流压气机的气体做功，转子包括转子叶片。静子与机匣连接，包括静子叶片。为避免高速旋转的转子叶片与相邻的静子叶片发生碰磨，在轴向上，转子叶片的缘板和静子叶片的缘板之间存在间隙，该间隙叫做级间间隙。由于静子叶片排的进/出口存在一定的静压差，在此静压差作用下，静子叶片的叶冠附近会有气流从静子叶片的下游的级间间隙经由静子叶片的叶冠与转子鼓筒之间的径向间隙，再从静子叶片上游的级间间隙流入上游来流，此流动又叫做级间泄漏。随着轴流压气机对性能的要求，级压比变得越来越高，导致静子叶排进/出口之间的压差越来越高，从而会使得级间泄漏难以完全被封严。级间泄漏的气流往往以接近垂直上游来流的方向回到主流道之中，与上游来流的附面层发生掺混，从而会引起较大的损失。因此，本领域需要一种结构形式较好的转子叶片，来尽可能减小上游来流的附面层与级间泄漏掺混发生的区域，进而提升压气机效率和喘振裕度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种转子叶片，具有减小上游来流的附面层与级间泄漏掺混发生的区域，进而提高压气机效率和喘振裕度的优点。本专利技术的目的还在于提供一种轴流压气机，包括上述转子叶片，从而具有效率和喘振裕度较高的优点。为实现所述目的的转子叶片，适用于安装在轴流压气机的转子的转子鼓筒上，包括叶身、榫头和缘板；所述叶身具有吸力面和压力面，并且沿气流方向具有前缘和尾缘；所述缘板包括位于所述吸力面一侧的吸力面部分和位于所述压力面一侧的压力面部分；所述吸力面部分具有第一凹槽结构，所述压力面部分具有第二凹槽结构；对于能沿周向相邻设置于所述转子鼓筒上的两个所述转子叶片，其中一个所述转子叶片的所述缘板的所述吸力面部分的所述第一凹槽结构与另一个所述转子叶片的所述缘板的所述压力面部分的所述第二凹槽结构组合拼接，以在沿周向相邻设置的两个所述转子叶片之间形成流道壁面，所述流道壁面具有沿周向均匀地呈波浪状分布的多个凹槽；所述凹槽沿两个所述转子叶片的流道方向延伸，且所述凹槽的深度顺着流道方向逐渐增大；所述凹槽延伸的终点位于所述缘板的侧壁面上。所述的转子叶片，其进一步的特点是，所述凹槽延伸的起点距离所述前缘一定距离，所述凹槽延伸的起点处的深度为零。所述的转子叶片，其进一步的特点是，所述凹槽延伸的起点距离所述前缘20％至30％的弦长。所述的转子叶片，其进一步的特点是，所述凹槽的深度自所述凹槽延伸的起点至所述凹槽延伸的终点以二次曲线形式渐变。所述的转子叶片，其进一步的特点是，所述凹槽的深度顺着延伸方向在前半段变化的速率小于后半段变化的速率。所述的转子叶片，其进一步的特点是，多个所述凹槽沿周向以正弦函数或者余弦函数的形式均匀分布。所述的转子叶片，其进一步的特点是，在周向上，多个所述凹槽与两个所述转子叶片的所述叶身分别连接的位置均处于波峰位置。所述的转子叶片，其进一步的特点是，在周向上，多个所述凹槽的所有波峰位置与原始内流道处于同一型面上，所有波谷位置处于多个所述凹槽的最底端。所述的转子叶片，其进一步的特点是，所述凹槽的深度小于或者等于所述缘板厚度的二分之一。所述的转子叶片，其进一步的特点是，多个所述凹槽的数量为6至12个。为实现所述目的的轴流压气机，包括机匣和设置于所述机匣内的转子和静子，其特征在于，所述转子包括转子鼓筒和如上所述的转子叶片，所述转子叶片安装在所述转子鼓筒上，并能跟随所述转子鼓筒转动。所述的轴流压气机，其进一步的特点是，所述静子固定在所述机匣上；所述静子包括沿气流方向多级分布的静子叶片，所述静子叶片向内伸展，并通过篦齿封严结构包围所述转子鼓筒。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术提供的转子叶片适用于安装在轴流压气机的转子的转子鼓筒上，包括叶身、榫头和缘板；缘板包括位于叶身的吸力面一侧的吸力面部分和位于叶身的压力面一侧的压力面部分；吸力面部分具有第一凹槽结构，压力面部分具有第二凹槽结构；对于能沿周向相邻设置于转子鼓筒上的两个转子叶片，其中一个转子叶片的缘板的吸力面部分的第一凹槽结构与另一个转子叶片的缘板的压力面部分的第二凹槽结构组合拼接，以在沿周向相邻设置的两个转子叶片之间形成流道壁面，所述流道壁面具有沿周向均匀地呈波浪状分布的多个凹槽；凹槽两个转子叶片的流道方向延伸，且凹槽的深度顺着流道方向逐渐增大；凹槽延伸的终点位于缘板的侧壁面上。上游来流在流过流道壁面时，会在该流道壁面上形成附面层。该附面层的厚度是沿着流道方向逐渐增大的。在本专利技术的技术方案中，流道壁面并不是平的，而是具有沿周向均匀地呈波浪状分布的多个凹槽，并且凹槽的深度顺着流道的方向逐渐增大。因此，该凹槽能够较好地容纳该附面层。因而，凹槽在跟随转子鼓筒高速转动的过程中，能够使该附面层产生较强的涡流，进而加强了附面层与上游来流的主流区之间的动量交换，从而使得上游来流的靠近流道壁面的气流的流速的沿径向分布得更加饱满，从而减小了附面层的厚度，进而减小了级间泄漏与附面层的掺混区域，因而减小了级间泄漏引起的气动损失，提高了压气机效率和喘振裕度。附图说明本专利技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：图1为本专利技术中轴流压气机沿轴向剖视图的一部分，显示了级间泄漏；图2为本专利技术中沿周向相邻设置的两个转子叶片的示意图；图3为本专利技术中沿气流方向相邻设置的两个转子叶片的示意图，显示了流道壁面；图4为本专利技术中逆气流方向相邻设置的两个转子叶片的示意图，显示了流道壁面；图5为比较例中掺混区域的示意图，显示了较大的掺混区域；图6为本专利技术中掺混区域的示意图，显示了较小的掺混区域；图7为比较例中附面层的示意图，显示了较厚的附面层；图8为本专利技术中附面层的示意图，显示了较薄的附面层。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本专利技术的保护范围。需要注意的是，图1至图8均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本专利技术实际要求的保护范围构成限制。首先参考图1，燃气轮机的轴流压气机100包括转子和静子。转子是一个高速旋转对气流做功的组合件，用于对进入轴流压气机的气体做功。转子包括转子鼓筒1和沿轴向多级分布的转子叶片2。转子叶片2包括叶身20、榫头21和缘板22，叶身20和榫头21分别固定设置在缘板22的上下两侧；其中，转子叶片2通过榫头21固定在转子鼓筒1上并能够跟随转子鼓筒1转动。转子鼓筒1上开设有相应的榫槽来与榫头21配合连接。叶身20具有吸力面201和压力面202，并且沿气流方向具有前缘20a和尾缘20b。参考图2，在周向上，同一级的相邻的两个转子叶片2的缘板22组合拼接，以在相邻的两个转子叶片2之间形成流道壁面C。具体地，缘板22包括位于吸力面201一侧的吸力面部分221和位于压力面202一侧的压力面部分222。在相邻的两个转子叶片2固定在转子鼓筒1上后，其中一个转子叶片2的缘板22本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转子叶片，适用于安装在轴流压气机(100)的转子的转子鼓筒(1)上，包括叶身(20)、榫头(21)和缘板(22)；所述叶身(20)具有吸力面(201)和压力面(202)，并且沿气流方向具有前缘(20a)和尾缘(20b)；其特征在于，所述缘板(22)包括位于所述吸力面(201)一侧的吸力面部分(221)和位于所述压力面(202)一侧的压力面部分(222)；所述吸力面部分(221)具有第一凹槽结构(221a)，所述压力面部分(222)具有第二凹槽结构(222a)；对于能沿周向相邻设置于所述转子鼓筒(1)上的两个所述转子叶片(2)，其中一个所述转子叶片(2)的所述缘板(22)的所述吸力面部分(221)的所述第一凹槽结构(221a)与另一个所述转子叶片(2)的所述缘板(22)的所述压力面部分(222)的所述第二凹槽结构(222a)组合拼接，以在沿周向相邻设置的两个所述转子叶片(2)之间形成流道壁面(C)，所述流道壁面具有沿周向均匀地呈波浪状分布的多个凹槽(22a)；所述凹槽(22a)沿两个所述转子叶片(2)的流道方向延伸，且所述凹槽(22a)的深度顺着流道方向逐渐增大；所述凹槽(22a)延伸的终点位于所述缘板(22)的侧壁面上。...

【技术特征摘要】
1.一种转子叶片，适用于安装在轴流压气机(100)的转子的转子鼓筒(1)上，包括叶身(20)、榫头(21)和缘板(22)；所述叶身(20)具有吸力面(201)和压力面(202)，并且沿气流方向具有前缘(20a)和尾缘(20b)；其特征在于，所述缘板(22)包括位于所述吸力面(201)一侧的吸力面部分(221)和位于所述压力面(202)一侧的压力面部分(222)；所述吸力面部分(221)具有第一凹槽结构(221a)，所述压力面部分(222)具有第二凹槽结构(222a)；对于能沿周向相邻设置于所述转子鼓筒(1)上的两个所述转子叶片(2)，其中一个所述转子叶片(2)的所述缘板(22)的所述吸力面部分(221)的所述第一凹槽结构(221a)与另一个所述转子叶片(2)的所述缘板(22)的所述压力面部分(222)的所述第二凹槽结构(222a)组合拼接，以在沿周向相邻设置的两个所述转子叶片(2)之间形成流道壁面(C)，所述流道壁面具有沿周向均匀地呈波浪状分布的多个凹槽(22a)；所述凹槽(22a)沿两个所述转子叶片(2)的流道方向延伸，且所述凹槽(22a)的深度顺着流道方向逐渐增大；所述凹槽(22a)延伸的终点位于所述缘板(22)的侧壁面上。2.如权利要求1所述的转子叶片，其特征在于，所述凹槽(22a)延伸的起点距离所述前缘(20a)一定距离(L)，所述凹槽(22a)延伸的起点处的深度为零。3.如权利要求2所述的转子叶片，其特征在于，所述凹槽(22a)延伸的起点距离所述前缘(20a)20％至30％的弦长。4.如权利要求1所述的转子...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫转运，南长峰，樊琳，曾瑞慧，杨俊，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海,31