通过再成形涡轮的下游翼型件对涡轮设置时序的方法技术

本发明专利技术涉及通过再成形涡轮的下游翼型件对涡轮设置时序的方法。更具体而言，本发明专利技术公开了一种对涡轮设置时序的方法，其中设置时序后的下游翼型件的前缘通过沿翼型件的跨度或径向距离再成形翼型件的至少前缘而由低总压尾流、或冷却的低总温尾流或两者沐浴。改进归因于燃气涡轮尾流往往是非线性的事实，使得直的设置时序后的下游翼型件将得到在其跨度的一部分上的低的总温和总压的益处，而再叠置的翼型件得到在从涡轮轮毂到壳体的翼型件跨度的更大部分上的益处。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。更具体而言，本专利技术公开了一种对涡轮设置时序的方法，其中设置时序后的下游翼型件的前缘通过沿翼型件的跨度或径向距离再成形翼型件的至少前缘而由低总压尾流、或冷却的低总温尾流或两者沐浴。改进归因于燃气涡轮尾流往往是非线性的事实，使得直的设置时序后的下游翼型件将得到在其跨度的一部分上的低的总温和总压的益处，而再叠置的翼型件得到在从涡轮轮毂到壳体的翼型件跨度的更大部分上的益处。【专利说明】
本专利技术涉及涡轮，并且更具体地涉及通过再成形涡轮的下游翼型件对涡轮设置时序(clocking)的方法。
技术介绍
燃气涡轮的性能可受热梯度和压力梯度的影响。热梯度的一个主要来源是在离开涡轮燃烧器的流中的大的周向和径向温度不均匀性(即，热条带和冷却尾流)。不均匀性的另一个来源是来自相同参照系的上游翼型件的尾流。已经发现的是，控制燃气涡轮叶片的相对周向位置(被称为设置时序或转位(indexing))能增加涡轮级的效率并减轻燃烧器热条带和上游翼型件尾流的影响。因此，涡轮翼型件的设置时序可提供显著的热学和其它性能益处。在实践中，涡轮翼型件的设置时序基本上是对齐具有类似计数(count)和参照系(即，转子对转子和定子对定子)的翼型件的程序，而丝毫不考虑用来获得最好的可能设置时序设计的最佳翼型件和尾流形状。对于具有类似计数的翼型件来说，下游定子对源自上游定子的尾流的相对位置可导致涡轮效率和翼型件、平台及壳体温度的显著波动。同样的情况适用于后续的转子级。上游级(例如第I级)的分析将产生到下游级的时间平均进口流场。该流场将包含用于定子对定子(或转子对转子)设置时序的上游定子(或转子)尾流特征。诸如计算流体动力学(2D、3D、稳定、不稳定)和2D流管分析的设计工具可用来再成形或再叠置下游件，以便为了热学和空气动力学性能而优化设置时序。对于高度非线性的尾流来说，如将在高压涡轮(“HPT”)的低纵横比第I级中看到的，十分明显的是，下游翼型件已再成形为使其对于设置时序来说更加优化。然而，对于诸如低压涡轮(“LPT”)的更高纵横比的级来说，尾流在更大百分比的跨度(span)内更直。对于具有类似计数的定子来说，下游定子对源自上游定子的尾流的相对位置可导致涡轮效率和热气体通道(“HGP”)表面温度的显著波动。同样的情况适用于后续的转子级。改进归因于燃气涡轮尾流往往是非线性的事实。直的下游翼型件将得到在其跨度的一部分上的益处(即，低的总温和压力)。翼型件的再成形或叠置为在跨度的更大部分上的益处提供了潜能。几乎不可能将尾流完全变直，特别是对于低纵横比的HPT级来说，因此再成形下游翼型件以优化热学和性能益处在许多应用中具有更大潜能。本专利技术显示，通过再成形下游翼型件的前缘，可增加可能的轮毂到跨度益处。
技术实现思路
在本专利技术的一个示例性实施例中，一种对涡轮设置时序的方法(其中涡轮由多个翼型件构成，涡轮翼型件至少由在第一参照系中的第一上游排翼型件、在第一参照系中的第二排翼型件和在第二参照系中的第三排翼型件构成，第二排翼型件在第一排翼型件的下游，第三排翼型件在第一排翼型件和第二排翼型件中间)包括以下步骤:相对于成排上游翼型件的周向位置改变成排下游翼型件的周向位置，以使得下游翼型件比在该排下游翼型件的周向位置改变之前更在上游翼型件的尾流内；对于每个上游翼型件的尾流来说，定位对应于尾流中的最低温度、尾流中的最低压力或尾流中的最低温度和压力的尾流的至少一部分，对于每个上游翼型件的尾流来说，再成形定位在尾流内的下游翼型件，以使得相比下游翼型件被再成形之前，至少下游翼型件的前缘的更多部分在尾流的最低温度部分、尾流的最低压力部分或尾流的最低温度和压力部分内。在本专利技术的另一个示例性实施例中，一种对涡轮设置时序的方法(其中涡轮由多个翼型件构成，涡轮翼型件至少由在第一参照系中的第一上游排翼型件、在第一参照系中的第二排翼型件和在第二参照系中的第三排翼型件构成，第二排翼型件在第一排翼型件的下游，第三排翼型件在第一排翼型件和第二排翼型件中间，每个下游翼型件由相对于彼此叠置的多个设计部段形成)包括以下步骤:相对于成排上游翼型件的周向位置改变成排下游翼型件的周向位置，以使得下游翼型件比在该排下游翼型件的周向位置改变之前更在上游翼型件的尾流内；对于每个上游翼型件的尾流来说，定位沿下游翼型件的跨度或径向高度对应于尾流中的最低温度、尾流中的最低压力或尾流中的最低温度和压力的尾流的部分，对于每个上游翼型件的尾流来说，再叠置定位在尾流内形成下游翼型件的多个设计部段，以使得相比下游翼型件被再成形之前，下游翼型件的前缘和多个设计部段的更多部分在尾流的最低温度部分、尾流的最低压力部分或尾流的最低温度和压力部分内。在本专利技术的又一个示例性实施例中，设置时序后的涡轮包括多个翼型件，涡轮翼型件至少由在第一参照系中的第一上游排翼型件、在第一参照系中的第二排翼型件以及在第二参照系中的第三排翼型件构成，第二排翼型件在第一排翼型件的下游，每个下游翼型件由相对于彼此叠置的多个设计部段形成，第三排翼型件在第一排翼型件和第二排翼型件中间，成排下游翼型件的周向位置已相对于成排上游翼型件的周向位置改变，使得下游翼型件比在该排下游翼型件的周向位置改变之前更在上游翼型件的尾流内，每个上游翼型件在操作中产生包括对应于尾流中的最低温度、尾流中的最低压力、或尾流中的最低温度和压力的至少一部分的尾流，在上游翼型件的尾流内的每个下游翼型件被再叠置，使得形成下游翼型件的多个设计部段造成下游翼型件被定位在尾流内，使得相比下游翼型件被再成形之前，至少下游翼型件的前缘的更多部分在尾流的至少一个最低温度部分、最低压力部分或最低温度和压力部分内。根据一实施例，一种对涡轮设置时序的方法，涡轮由多个翼型件构成，涡轮翼型件至少由在第一参照系中的第一上游排翼型件、在第一参照系中的第二排翼型件以及在第二参照系中的第三排翼型件构成，第二排翼型件在第一排翼型件的下游，第三排翼型件在第一排翼型件和第二排翼型件中间，方法包括以下步骤:相对于成排上游翼型件的周向位置改变成排下游翼型件的周向位置，以使得下游翼型件比在成排下游翼型件的周向位置改变之前更在上游翼型件的尾流内；对于每个上游翼型件的尾流来说，定位对应于尾流中的最低温度、尾流中的最低压力或尾流中的最低温度和压力的尾流的至少一部分；对于每个上游翼型件的尾流来说，再成形定位在尾流内的下游翼型件，以使得相比下游翼型件被再成形之前，至少下游翼型件前缘的更多部分在尾流的最低温度部分、尾流的最低压力部分或尾流的最低温度和压力部分内。根据一实施例，对应于上游翼型件的尾流中的最低温度、尾流中的最低压力或尾流中的最低温度和压力的尾流的至少一部分的周向定位使用在下游翼型件的径向长度上测量的最低压力、最低温度或最低压力和最低温度的图线定位。根据一实施例，对应于上游翼型件的尾流中的最低温度、最低压力或最低温度和最低压力的尾流的至少一部分具有周向宽度，并且其中，定位在对应于尾流中的最低温度、最低压力或最低温度和最低压力的尾流的部分内的下游翼型件的表面的至少一部分位于尾流部分的周向宽度内。根据一实施例，每个下游翼型件由相对于彼此叠置的多个设计部段形成。根据一实施例，每个下游翼型件通过使形成下游翼型件的多个设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对涡轮设置时序的方法，所述涡轮由多个翼型件构成，所述涡轮翼型件至少由在第一参照系中的第一上游排翼型件、在所述第一参照系中的第二排翼型件以及在第二参照系中的第三排翼型件构成，所述第二排翼型件在所述第一排翼型件的下游，所述第三排翼型件在所述第一排翼型件和所述第二排翼型件中间，所述方法包括以下步骤：相对于所述成排上游翼型件的周向位置改变所述成排下游翼型件的周向位置，以使得所述下游翼型件比在所述成排下游翼型件的周向位置改变之前更在所述上游翼型件的尾流内，对于每个上游翼型件的尾流来说，定位对应于所述尾流中的最低温度、所述尾流中的最低压力或所述尾流中的最低温度和压力的所述尾流的至少一部分，对于每个上游翼型件的尾流来说，再成形定位在所述尾流内的下游翼型件，以使得相比所述下游翼型件被再成形之前，至少所述下游翼型件前缘的更多部分在所述尾流的最低温度部分、所述尾流的最低压力部分或所述尾流的最低温度和压力部分内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DS霍罗维，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US