一种透平动叶片制造技术

本发明专利技术涉及一种透平动叶片，该透平动叶片叶身的二维叶型的重心沿叶高分布符合一种特殊的弯曲曲线，该弯曲曲线在0.2H以下和0.8H以上为直线段，且直线段与叶高方向的夹角满足如下要求：β≤α≤15

【技术实现步骤摘要】
一种透平动叶片


[0001]本专利技术涉及一种透平动叶片，具体涉及一种具有特殊弯曲规律的透平动叶片，属于汽轮机通流


技术介绍

[0002]汽轮机通流技术对汽轮机的经济性起着决定性的作用，而透平叶片的气动性能直接决定着汽轮机通流性能的优劣。
[0003]通常，透平叶片的气动性能取决于叶片的气流损失，主要包括两个方面：型面损失和端部二次流损失。型面损失主要考虑的是透平叶片叶身中部区域（即主流区域）的表面摩擦损失，通常可以通过改变叶身横截面轮廓形状进行优化控制。端部损失来源于叶身端部区域（即透平叶片叶身的根部区域和顶部区域），该区域汽流的离心力不足以抵消压力梯度，导致产生端部二次流损失。透平动叶片的设计中，若未考虑端部二次流损失，会导致动叶片气动性能差、气动损失高，进而影响汽轮机的整机效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供一种能减小根、顶部的二次流损失，减弱背弧面的扩压，降低气动损失，提高透平动叶片的气动性能的透平动叶片。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提出的技术方案为：一种透平动叶片，所述透平动叶片由多个二维叶型沿透平动叶片的高度方向叠合而成，所述多个二维叶型的重心沿叶高方向分布为一弯曲曲线，所述弯曲曲线在叶片根部和顶部为直线段，且直线段与叶高方向之间存在夹角。
[0006]对上述技术方案的进一步设计为：直线段与叶高方向之间的夹角满足如下要求：β≤α≤15
°
；α为根部直线段与叶高方向的夹角，β为顶部直线段与叶高方向的夹角。
[0007]所述弯曲曲线在0.2H以下为根部直线段，在0.8H以上为顶部直线段，H为叶高。所述弯曲曲线在0.2H与0.8H之间为圆弧段或直线段。
[0008]当弯曲曲线在0.2H与0.8H之间为直线段时，中部直线段与根部和顶部直线段之间采用圆弧进行过渡。
[0009]所述二维叶型的截面的边缘为由内弧曲线和背弧曲线围成的月牙状封闭曲线。
[0010]所述弯曲曲线在0.2H至0.8H范围内的分布规律依据不同的 H/C0分为以下三类：在H/C0≤0.5时，弯曲曲线中部为弧线段，且满足d≤0.1H，d为叶片中心处重心与根端或顶端处重心的轴向距离，C0为根部二维叶型截面的弦长。
[0011]在0.5<H/C0<1，且d≤0.08H时，弯曲曲线中部为圆弧段。在0.5<H/C0<1时，若弯曲曲线中部采用圆弧段无法满足d≤0.08H，则弯曲曲线中部选用直线段，使得d≤0.08H。
[0012]在H/C0≥1，且d≤0.05H时，弯曲曲线中部为直线段。
[0013]本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术的透平动叶片将二维叶型按照一种特殊弯曲规律叠合成型，该弯曲曲
线在0.2H以下和0.8H以上为直线段，相对于中部截面，根、顶部均向背弧侧倾斜。其目的是：使叶片通道向外的力与径向压力梯度和流线曲率向心力平衡，从而降低端部通道内的汽流速度，减小二次流损失，减弱背弧面的扩压，降低动叶片气动损失，有效提高动叶片的气动性能。由于透平动叶片根部的二次流一般强于顶部，所以本专利技术的透平动叶片根部的倾斜角度不小于顶部。
[0014]（2）本专利技术的透平动叶片的弯曲曲线在根顶部的倾斜角度满足β≤α≤15
°
，且根据不同范围的H/C0，d有一个允许的最大值。其目的是：保证动叶片的倾斜幅度在合理范围内，不对叶片的强度产生太大影响，不增加结构布置的难度，有利于大规模的应用和推广，可操作性强。
附图说明
[0015]图1为本专利技术透平动叶片的几何结构示意图；图2为图1所示透平动叶片中部截面二维叶型的几何尺寸示意图；图3为图1所示透平动叶片的弯曲曲线，适用于H/C0≤0.5；图4为图1所示透平动叶片的弯曲曲线，适用于H/C0≥1。
[0016]图中：1
‑
根部截面二维叶型，2
‑
0.2H截面二维叶型，3
‑ꢀ
0.5H截面二维叶型，4
‑
0.8H截面二维叶型，5
‑
顶部截面二维叶型，6
‑
内弧曲线，7
‑
背弧曲线。
具体实施方式
[0017]下面结合附图以及具体实施例对本专利技术进行详细说明。
实施例
[0018]如图1所示，本专利技术所述的透平动叶片是有多个二维叶型通过一种特殊方式沿叶身高度H方向叠合而成，所述二维叶型是叶身横截面轮廓形状，自下而上依次为根部截面二维叶型1，0.2H截面二维叶型2，0.5H截面二维叶型3，0.8H截面二维叶型4和顶部截面二维叶型5。
[0019]如图2所示，所述二维叶型是由内弧曲线6和背弧曲线7围成的月牙状封闭曲线，其中特征弦长C为二维叶型沿进、出汽侧的小圆公切线方向的最大宽度, 轴向宽度Cx为二维叶型在进汽方向上的最大宽度, 叶型栅距t为相邻二维叶型的距离。
[0020]本实施例中二维叶型的特殊弯曲曲线叠合规律的特征参数为相对叶高H/C0（C0为根部截面二维叶型的弦长）；二维叶型的重心沿叶身高度H从根部到顶部的分布符合一种特殊的弯曲曲线（图3或图4所示），该曲线又与叶片的相对叶高H/C0有关。
[0021]所述弯曲曲线在0.2H以下和0.8H以上为直线段，且直线段与叶高方向的夹角满足如下要求：β≤α≤15
°
α为根部直线段与叶高方向的夹角；β为顶部直线段与叶高方向的夹角。
[0022]该弯曲曲线在0.2H至0.8H范围内的分布规律依据不同的 H/C0分为以下三类：（1）H/C0≤0.5时，适用图3所示弯曲曲线，中部为圆弧段，且满足d≤0.1H；
（2）0.5<H/C0<1时，优先选用图3所示弯曲曲线，中部为圆弧段，需满足d≤0.08H。若选用图3所示弯曲曲线时无法满足d≤0.08H要求，则选用图4所示弯曲曲线，中部选用直线段，与根、顶部直线段圆弧过渡，同时仍需满足d≤0.08H。
[0023]（3）H/C0≥1时，适用图4所示弯曲曲线，中部为直线段，与根、顶部直线段圆弧过渡，且满足d≤0.05H。
[0024]d为中部截面二维叶型重心与根、顶部二维叶型重心的轴向距离。本实施例中叶片根、顶部二维叶型的重心沿叶高方向位于同一直线上。
[0025]本实施例是在透平动叶片根径、二维叶型、整圈叶片数、叶身高度H一定的情况下，对透平动叶片的叶身进行弯曲造型，具体过程如下：首先，计算透平动叶片的相对叶高 H/C0，若H/C0≤0.5，则选取图3所示弯曲曲线；若0.5<H/C0<1，则优先选取图3所示弯曲曲线；若H/C0≥1，则选取图4所示弯曲曲线。
[0026]其次，选取合适的α和β，设计弯曲曲线，并检查d值是否满足相应要求。若不满足，可适当微调α和β的取值。对于0.5<H/C0<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：所述透平动叶片由多个二维叶型沿透平动叶片的高度方向叠合而成，所述多个二维叶型的重心沿叶高方向分布为一弯曲曲线，所述弯曲曲线在叶片根部和顶部为直线段，且直线段与叶高方向之间存在夹角。2.根据权利要求1所述透平动叶片，其特征在于：直线段与叶高方向之间的夹角满足如下要求：β≤α≤15
°
；α为根部直线段与叶高方向的夹角，β为顶部直线段与叶高方向的夹角。3.根据权利要求2所述透平动叶片，其特征在于：所述弯曲曲线在0.2H以下为根部直线段，在0.8H以上为顶部直线段，H为叶高。4.根据权利要求3所述透平动叶片，其特征在于：所述弯曲曲线在0.2H与0.8H之间为圆弧段或直线段。5.根据权利要求4所述透平动叶片，其特征在于：当弯曲曲线在0.2H与0.8H之间为直线段时，中部直线段与根部和顶部直线段之间采用圆弧...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌崇光，潘晓文，谭锐，陈国武，查冰锋，代和强，殷戈，白昆仑，杜小琴，平艳，魏艳，陈舫，
申请(专利权)人：国电南京电力试验研究有限公司东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：