一种适用于径轴向直立非垂直进气的静叶制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于径轴向直立非垂直进气的静叶，属于叶轮机械装置技术领域；根据二次多项式规律确定的不同叶高位置基础二维叶型的出口几何角和相对栅距的变化规律，调整各截面基础二维叶型的安装角度，若满足预定条件，则给出叶片安装角度、出口几何角沿叶高分布实现静叶的制造；本发明专利技术的非垂直进气叶身结构，通过对特征截面的轮廓线参数进行优化，叶身截面气动性能优良，同时，其攻角适应性好，在进气角度40

【技术实现步骤摘要】
一种适用于径轴向直立非垂直进气的静叶


[0001]本专利技术涉及一种适用于径轴向直立非垂直进气的静叶，属于叶轮机械装置


技术介绍

[0002]叶轮机械的叶型损失占总能量损失1/3以上，叶片特性直接决定了叶轮机械效率的高低。非垂直进气叶型相比垂直进气叶型具有以下特点，汽流在叶片通道中的折转角小，型损及二次流损失更低，非垂直进气叶型的应用可以提高叶轮机械的效率，有效提高能源的利用率。。

技术实现思路

[0003]本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种适用于径轴向直立非垂直进气的静叶，该非垂直进汽叶型属于“高度前加载”静叶，具有较大的头部尺寸，可以适应很宽的攻角范围。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种适用于径轴向直立非垂直进气的静叶，包括以下步骤：
[0006]S1根据叶片叶高H，选取不同相对叶高位置的基础二维叶型；
[0007]S2根据叶片根径、只数、叶高，根据二次多项式规律确定的相对栅距变化规律，确定不同相对叶高位置基础二维叶型的弦长；
[0008]S3根据步骤2中确定的沿叶片高度方向的相对栅距，根据二次多项式规律确定的不同叶高位置基础二维叶型的出口几何角变化规律，调整各截面基础二维叶型的安装角度，若满足预定条件，则给出叶片安装角度、出口几何角沿叶高分布；
[0009]S4根据设计需求，再整体微调静叶片的摆放位置，以达到整个叶身的平均出口几何角满足设计要求。
[0010]进一步的，叶片包括叶身，所述叶身由若干个基础二维叶型按一定规律积叠扭转成型，所述基础二维叶型截面是由前缘、压力面、尾缘、吸力面共4段封闭曲线依次连接组成。
[0011]进一步的，所述基础二维叶型特征截面具有参数：安装角C、弦长b、节距t、喉部宽度0、基础二维叶型截面高度h、叶片叶高H、相对叶高h/H、相对栅距t/b。
[0012]进一步的，在步骤S3中，控制所述各截面基础二维叶型的相对栅距t/b、安装角C沿相对叶高h/H从根部到顶部的分布规律，使沿相对叶高h/H自根部向顶部，各特征截面连续光滑过渡。
[0013]进一步的，叶片出口几何角sin
‑1(o/t)沿相对叶高h/H分布规律满足如下关系式：
[0014]sin
‑1(o/t)＝ax2+bx+c
[0015]式中，x为基础二维叶型所处截面的相对叶高，sin
‑1(o/t)为该截面叶片出口几何角，a、b、c的取值与叶身高度H相关。
[0016]进一步的，所述叶片出口几何角sin
‑1(o/t)沿如下规律径向变化：
[0017]sin
‑1(o/t)
根
‑
sin
‑1(o/t)
中
＝
‑1°
～0
°
sin
‑1(o/t)
中
‑
sin
‑1(o/t)
顶
＝
‑1°
～0
°
，H≤60；
[0018]sin
‑1(o/t)
根
‑
sin
‑1(o/t)
中
＝
‑2°
～0
°
sin
‑1(o/t)
中
‑
sin
‑1(o/t)
顶
＝
‑1°
～0
°
，60＜H≤120；
[0019]sin
‑1(o/t)
根
‑
sin
‑1(o/t)
中
＝
‑3°
～0
°
sin
‑1(o/t)
中
‑
sin
‑1(o/t)
顶
＝
‑3°
～0
°
，120＜H≤300；
[0020]式中，sin
‑1(o/t)
根
为根部截面出口几何角，sin
‑1(o/t)
中
为中部截面出口几何角，sin
‑1(o/t)
顶
为顶部截面出口几何角。
[0021]进一步的，所述基础二维叶型的相对栅距t/b分布规律满足如下关系式：
[0022]t/b＝Ax2+Bx+C
[0023]式中，x为基础二维叶型所处截面的相对叶高，t/b为该截面相对栅距，A、B、C的取值与叶身高度H相关。
[0024]进一步的，所述基础二维叶型的相对栅距t/b分布沿如下规律径向变化：
[0025](t/b)
根
‑
(t/b)
中
＝
‑
0.06～
‑
0.08(t/b)
中
‑
(t/b)
顶
＝
‑
0.04～
‑
0.06，H≤60；
[0026](t/b)
根
‑
(t/b)
中
＝
‑
0.08～
‑
0.10(t/b)
中
‑
(t/b)
顶
＝
‑
0.06～
‑
0.08，60＜H≤120；
[0027](t/b)
根
‑
(t/b)
中
＝
‑
0.10～
‑
0.12(t/b)
中
‑
(t/b)
顶
＝
‑
0.08～
‑
0.10，120＜H≤300；
[0028]式中，(t/b)
根
为根部截面相对栅距，(t/b)
中
为中部截面相对栅距，(t/b)
顶
为顶部截面相对栅距。
[0029]进一步的，基础二维叶型的截面型线满足以下特征：
[0030]压力面封闭线为多项式曲线：
[0031]y＝0.0046x^3
‑
0.2667x^2+5.5483x+1.6359，x单位m；
[0032]吸力面封闭线为多项式曲线：
[0033]y＝0.0037x^3
‑
0.1736x^2+3.7454x
‑
1.0288，x单位m。
[0034]进一步的，制作成型的静叶叶片可应用于单流和双分流结构的透平机械。
[0035]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0036]本专利技术的一种适用于径轴向直立非垂直进气的静叶所设计的非垂直进气叶身结构，通过对特征截面的轮廓线参数进行优化，叶身截面气动性能优良，同时，其攻角适应性好，在进气角度40
°‑
140...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于径轴向直立非垂直进气的静叶，其特征在于：包括以下步骤：S1根据叶片叶高H，选取不同相对叶高位置的基础二维叶型；S2根据叶片根径、只数、叶高，根据二次多项式规律确定的相对栅距变化规律，确定不同相对叶高位置基础二维叶型的弦长；S3根据步骤2中确定的沿叶片高度方向的相对栅距，根据二次多项式规律确定的不同叶高位置基础二维叶型的出口几何角变化规律，调整各截面基础二维叶型的安装角度，若满足预定条件，则给出叶片安装角度、出口几何角沿叶高分布；S4根据设计需求，再整体微调静叶片的摆放位置，以达到整个叶身的平均出口几何角满足设计要求。2.如权利要求1所述的一种适用于径轴向直立非垂直进气的静叶，其特征在于：叶片包括叶身，所述叶身由若干个基础二维叶型按一定规律积叠扭转成型，所述基础二维叶型截面是由前缘、压力面、尾缘、吸力面共4段封闭曲线依次连接组成。3.如权利要求1或2所述的一种适用于径轴向直立非垂直进气的静叶，其特征在于：所述基础二维叶型特征截面具有参数：安装角C、弦长b、节距t、喉部宽度0、基础二维叶型截面高度h、叶片叶高H、相对叶高h/H、相对栅距t/b。4.如权利要求3所述的一种适用于径轴向直立非垂直进气的静叶，其特征在于：在步骤S3中，控制所述各截面基础二维叶型的相对栅距t/b、安装角C沿相对叶高h/H从根部到顶部的分布规律，使沿相对叶高h/H自根部向顶部，各特征截面连续光滑过渡。5.如权利要求4所述的一种适用于径轴向直立非垂直进气的静叶，其特征在于：叶片出口几何角sin
‑1(o/t)沿相对叶高h/H分布规律满足如下关系式：sin
‑1(o/t)＝ax2+bx+c式中，x为基础二维叶型所处截面的相对叶高，sin
‑1(o/t)为该截面叶片出口几何角，a、b、c的取值与叶身高度H相关。6.如权利要求5所述的一种适用于径轴向直立非垂直进气的静叶，其特征在于：所述叶片出口几何角sin
‑1(o/t)沿如下规律径向变化：sin
‑1(o/t)
根
‑
sin
‑1(o/t)
中
＝
‑1°
～0
°
sin
‑1(o/t)
中
‑
sin
‑1(o/t)
顶
＝
‑1°
～0
°
，H≤60；sin
‑1(o/t)
根
‑
sin
‑1(o/t)
中
＝
‑2°
～0
°
sin
‑1(o/t)
中
‑
sin
‑1(o/t)
顶
＝
‑1°
～0
°
，60＜H≤120；sin
‑1(o/t)
根
‑
sin
‑1(o/t)
中
＝
‑3°
～0

【专利技术属性】
技术研发人员：王姗，钟主海，吴博，杜小琴，王鑫，王松，邹昆，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：