專(zhuān)利名稱(chēng)：超音速渦輪動(dòng)葉片及軸流渦輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪動(dòng)葉片及軸流渦輪，尤其涉及應(yīng)用于蒸汽渦輪機(jī)等所用的渦輪動(dòng)葉片的前端側(cè)的超音速渦輪葉片類(lèi)型。
背景技術(shù)：
軸流渦輪具有利用由靜葉片和動(dòng)葉片構(gòu)成的級(jí)將在高壓的流體向低壓部膨脹時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)量變換為旋轉(zhuǎn)力的功能。在軸流渦輪中，為了增加每個(gè)級(jí)的輸出，需要增加在單位時(shí)間流經(jīng)的流體的質(zhì)量即流量。若能夠增加每個(gè)級(jí)的輸出，則例如在發(fā)電用蒸汽渦輪等多級(jí)渦輪的情況下，能夠不改變級(jí)數(shù)地增加發(fā)電量。為了增加流量，增大從流體流經(jīng)的部分的旋轉(zhuǎn)軸方向觀察的面積即環(huán)面積是有效的。在軸流渦輪的場(chǎng)合，環(huán)面積為在葉片長(zhǎng)和將葉片的外周端直徑和內(nèi)周端直徑相加并除 以2的平均直徑的積再乘以圓周率的值。因此，在軸流渦輪的場(chǎng)合，為了增加環(huán)面積，增大葉片長(zhǎng)和平均直徑。若增大葉片長(zhǎng)或平均直徑，則動(dòng)葉片的前端圓周速度變大，流體流入動(dòng)葉片時(shí)的相對(duì)速度成為超音速，在動(dòng)葉片流入部上產(chǎn)生沖擊波損失。以往，作為在渦輪動(dòng)葉片的長(zhǎng)葉片化上降低在動(dòng)葉片流入部上產(chǎn)生的沖擊波損失的方法，例如，如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的那樣，提出了在靜葉片環(huán)外周部的形狀上下功夫，以使在流體流入動(dòng)葉片時(shí)相對(duì)于動(dòng)葉片的相對(duì)速度不超過(guò)聲速的方案。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2006-307843號(hào)公報(bào)在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，通過(guò)在靜葉片環(huán)外周部的形狀上下功夫，以使在流體流入動(dòng)葉片時(shí)相對(duì)于動(dòng)葉片的相對(duì)速度不超過(guò)聲速，能抑制在動(dòng)葉片流入部上產(chǎn)生的沖擊波損失。但是，在渦輪動(dòng)葉片的更長(zhǎng)葉片化時(shí)，只通過(guò)在靜葉片環(huán)外周部的形狀上下功夫難以抑制沖擊波損失。一般地，作為級(jí)入口的、每單位質(zhì)量的熱焓(比熱焓)和將流速的平方除以2的每單位質(zhì)量的動(dòng)量的和的比全熱焓HO從接近旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)周側(cè)到外周側(cè)為大致一定的值。另一方面，靜葉片和動(dòng)葉片間的比熱焓hi以與靜動(dòng)葉片間的旋轉(zhuǎn)流平衡的方式，與內(nèi)周側(cè)相比越向外周側(cè)越大。因此，比熱焓差HO — hi越向外周側(cè)越小。從靜葉片流出的流體速度與該比熱焓差HO - hi的平方根成比例。即，靜葉片流出速度越向外周側(cè)越小。如在背景技術(shù)欄中所述的那樣，當(dāng)增大環(huán)面積、即葉片長(zhǎng)或平均直徑時(shí)，外周側(cè)的比熱焓差HO - hi漸漸變小，靜葉片流出速度也漸漸變小。這樣，通過(guò)增大環(huán)面積，外周側(cè)的比熱焓差HO - hi與靜葉片流出速度變小。另一方面，動(dòng)葉片圓周速度與半徑成比例地增大。這些具有引起下述問(wèn)題的可能性。該情況導(dǎo)致動(dòng)葉片的相對(duì)流入馬赫數(shù)成為超音速，損失增加的可能性增大。若增大葉片長(zhǎng)或平均直徑，則動(dòng)葉片的旋轉(zhuǎn)速度即圓周速度變大。動(dòng)葉片的圓周速度在半徑位置最大的外周端、即動(dòng)葉片前端部最大。若前端部的圓周速度除以聲速的圓周速度馬赫數(shù)超過(guò)I而成為超音速，則若來(lái)自靜葉片的流體的旋轉(zhuǎn)方向成分不充分，則流入動(dòng)葉片的流體相對(duì)于動(dòng)葉片的相對(duì)速度(動(dòng)葉片相對(duì)流入速度)成為超音速的可能性增大。若半徑位置變大，則圓周速度變大，若半徑位置變大，則靜葉片流出速度變小。因此，動(dòng)葉片相對(duì)流入速度在某半徑位置(葉片高度)以上，動(dòng)葉片圓周速度成為主導(dǎo)，成為超音速。若動(dòng)葉片相對(duì)流入速度成為超音速，則在動(dòng)葉片上游側(cè)產(chǎn)生伴隨不連續(xù)的壓力上升的沖擊波。除了由沖擊波其本身產(chǎn)生的熵上升外，沖擊波與葉片面的邊界層干涉，產(chǎn)生因由于其不連續(xù)的壓力上升、邊界層厚度增加、且產(chǎn)生剝離等引起的熵上升。即使增加渦輪級(jí)的環(huán)面積，增大工作流體的流量，由于由該沖擊波引起的熵上升，有時(shí)相當(dāng)于增加流量的旋轉(zhuǎn)力即輸出也不會(huì)增加。因此，為了通過(guò)超過(guò)界限圓周速度(動(dòng)葉片相對(duì)流入速度成為超音速的動(dòng)葉片圓周速度)而增大環(huán)面積，實(shí)現(xiàn)每級(jí)的輸出增加，而減小在動(dòng)葉片流入部產(chǎn)生的沖擊波是重要的。另外，在動(dòng)葉片相對(duì)流入速度成為超音速的葉片高度中，由于動(dòng)葉片的比熱焓落差大，因此從動(dòng)葉片流出的流體相對(duì)于動(dòng)葉片的相對(duì)速度(動(dòng)葉片相對(duì)流出速度)也成為超音速。
這樣，將在流入、流出都成為超音速的渦輪葉片型稱(chēng)為超音速渦輪葉片型。另外，將在某葉片高度以上具有超音速渦輪葉片型的渦輪動(dòng)葉片稱(chēng)為超音速渦輪動(dòng)葉片。在動(dòng)葉片相對(duì)流入速度和動(dòng)葉片相對(duì)流出速度都成為超音速的超音速渦輪葉片型中，即使在動(dòng)葉片流入部以外，也存在產(chǎn)生沖擊波損失的可能性。以往包括專(zhuān)利文獻(xiàn)I也未對(duì)減少在超音速渦輪葉片型上產(chǎn)生的沖擊波損失進(jìn)行研究。另外，超音速渦輪動(dòng)葉片在“具體實(shí)施方式
”欄中詳細(xì)敘述，具有葉片的出口角具有相對(duì)于葉片的入口角朝向渦輪的軸向的葉片形狀的特征。即，在本發(fā)明中，超音速渦輪動(dòng)葉片是指將高壓部作為上游側(cè)，將低壓部作為下游側(cè)，在形成在與相鄰的葉片之間的流道部，使流體膨脹的渦輪動(dòng)葉片，是(I)葉片的出口角相對(duì)于葉片的入口角朝向渦輪的軸向的、或(2)流入馬赫數(shù)和流出馬赫數(shù)都超過(guò)I. O而成為超音速的渦輪動(dòng)葉片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能減小在動(dòng)葉片流入部等產(chǎn)生的沖擊波損失的超音速渦輪動(dòng)葉片。本發(fā)明的超首速潤(rùn)輪動(dòng)葉片的特征在于，在以葉片面曲率的曲率中心位于葉片的內(nèi)部方向時(shí)為正時(shí)，組合下述結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)(1)葉片壓力面的曲率從前邊緣端到后邊緣端為正或零；(2)葉片負(fù)壓面的曲率在上游側(cè)為正,在下游側(cè)為負(fù),在中途具有曲率為零的拐點(diǎn)；以及(3)作為葉片間的圓周方向距離的間距除以作為葉片壓力面曲率的倒數(shù)的曲率半徑得到的無(wú)量綱葉片壓力面曲率在沿葉片壓力面的距離為從全長(zhǎng)的30%位置到60%間比O. O大且比O. I小。另外，本發(fā)明的超音速渦輪動(dòng)葉片的特征在于，葉片前邊緣部由曲率連續(xù)的曲線(xiàn)形成，(I)具有下述結(jié)構(gòu)在葉片的上游側(cè)成為葉片的最大厚度的二分之一的位置和葉片前邊緣端的距離比葉片的最大厚度的二分之一大的結(jié)構(gòu)；或(2)在葉片的上游側(cè)成為葉片的最大厚度的五分之一的位置的、葉片負(fù)壓面的切線(xiàn)與入口角方向形成的角及葉片壓力面的切線(xiàn)與入口角方向形成的角都為20度以下。另外，本發(fā)明的超音速渦輪動(dòng)葉片的特征在于，具有葉片出口角比理論流出角大的結(jié)構(gòu)；或者具有將葉片的最大厚度位置配置為相對(duì)于葉片前邊緣更接近葉片后邊緣，葉片間流道形成以孔口為入口的擴(kuò)大流道的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的效果如下。根據(jù)本發(fā)明，在軸流渦輪中，即使通過(guò)增大葉片長(zhǎng)或平均直徑而增加軸流渦輪的環(huán)面積的場(chǎng)合，例如也能夠減少在動(dòng)葉片流入部產(chǎn)生的沖擊波。其結(jié)果，通過(guò)動(dòng)葉片圓周速度變大，能夠減小在動(dòng)葉片流入部產(chǎn)生的沖擊波損失，能夠提高渦輪效率，即，即使相同的蒸汽條件也能夠得到更大的輸出。另外，在本發(fā)明中，能夠利用各特征的組合進(jìn)一步增大本發(fā)明的效果。上述以上的課題、結(jié)構(gòu)及效果能利用以下的實(shí)施方式的說(shuō)明變得明確。


圖I是表示應(yīng)用本發(fā)明的軸流渦輪的一個(gè)例子的圖，是表示軸流渦輪的渦輪級(jí)部 的基本結(jié)構(gòu)的子午面剖視圖。圖2是模式地表示動(dòng)葉片的圓周速度大的場(chǎng)合的、在靜葉片上流動(dòng)的流體、動(dòng)葉片圓周速度與動(dòng)葉片的相對(duì)流入速度的關(guān)系的圖。圖3是表示應(yīng)用作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的葉片型的范圍的圖，是示意地表示向動(dòng)葉片的流入速度的圖。圖4是表示應(yīng)用本發(fā)明的、在流入速度和流出速度都為超音速的條件下的渦輪動(dòng)葉片的流場(chǎng)的特征的圖。圖5是表示作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的橫截面的葉片型的圖。圖6是表示在渦輪動(dòng)葉片的前邊緣是圓弧的場(chǎng)合，超音速流流入時(shí)的流場(chǎng)的特征的圖。圖7是表示作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的前邊緣部形狀和超音速流流入時(shí)的流場(chǎng)的特征的圖。圖8是表示作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的前邊緣部形狀和超音速流流入時(shí)的流場(chǎng)的特征的圖。圖9是用于定義作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的葉片面曲率的正負(fù)的圖。圖10是表示作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的葉片壓力面曲率分布的特征的圖。圖11是表示作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的葉片負(fù)壓面曲率分布的特征的圖。圖12是表示作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的葉片壓力面曲率分布的詳細(xì)的特征的圖。圖13是表示作為本發(fā)明的對(duì)象的渦輪葉片的葉片腹面(壓力面)曲率大的場(chǎng)合的流場(chǎng)的特征的圖。圖14是表示作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的流場(chǎng)的特征的圖。圖15是表示作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪葉片的葉片面馬赫數(shù)分布的特征的圖。圖16是說(shuō)明作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的形狀的特征的圖。圖中12a、12b—?jiǎng)尤~片，Ml—流入速度(超音速流入)，M2—流出速度(超音速流出)，angl—入口角，ang2一出口角，ILE—葉片的前邊緣端，ITE—葉片的后邊緣端，Rl一葉片壓力面的葉片面曲率，R2—葉片負(fù)壓面的上游側(cè)的葉片面曲率，R3—葉片負(fù)壓面的下游側(cè)的葉片面曲率。
具體實(shí)施例方式下面，作為本發(fā)明的實(shí)施例，以蒸汽渦輪的最終級(jí)為例進(jìn)行說(shuō)明。但是，本發(fā)明的效果未限定于最終級(jí)。即，即使在比最終級(jí)靠前的級(jí)，在動(dòng)葉片前端部的圓周速度超過(guò)界限圓周速度的場(chǎng)合也是極其有效的。另外，減少?zèng)_擊波損失的效果不論蒸汽、空氣等工作流體，都是有效的。首先使用圖I說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的軸流渦輪(蒸汽渦輪)的一個(gè)例子。如圖I所示，軸流渦輪的渦輪級(jí)設(shè)在工作流體流動(dòng)方向上游側(cè)(以下簡(jiǎn)稱(chēng) 為上游偵D的高壓部Po和工作流體流動(dòng)方向下游側(cè)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為下游側(cè))的低壓部Pi之間。最終級(jí)的渦輪級(jí)由固定在外周側(cè)隔板15和內(nèi)周側(cè)隔板16之間的靜葉片13、設(shè)在繞渦輪中心軸90旋轉(zhuǎn)的渦輪馬達(dá)10上的動(dòng)葉片12構(gòu)成，其中，外周側(cè)隔板15固定在渦輪箱14的內(nèi)周偵U。在渦輪級(jí)由多個(gè)級(jí)構(gòu)成的軸流渦輪的場(chǎng)合，該級(jí)結(jié)構(gòu)在工作流體流動(dòng)方向上重復(fù)設(shè)置多個(gè)。在圖I中，設(shè)有由外周側(cè)隔板25、內(nèi)周側(cè)隔板26、靜葉片23及動(dòng)葉片22構(gòu)成的級(jí)；由外周側(cè)隔板35、內(nèi)周側(cè)隔板36、靜葉片33及動(dòng)葉片32構(gòu)成的級(jí)；由外周側(cè)隔板45、內(nèi)周側(cè)隔板46、靜葉片43及動(dòng)葉片42構(gòu)成的級(jí)。在各級(jí)中，動(dòng)葉片與靜葉片的下游側(cè)相對(duì)。圖2是模式地表示動(dòng)葉片的圓周速度大的場(chǎng)合的、在靜葉片上流動(dòng)的流體、動(dòng)葉片圓周速度和動(dòng)葉片的相對(duì)流入速度的關(guān)系的圖。由于通過(guò)葉片長(zhǎng)或平均半徑變大，外周端的半徑位置變大，因此動(dòng)葉片圓周速度變大。表示此時(shí)的、靜動(dòng)葉片間的一般的三角形的模式圖。高壓PO的蒸汽91利用靜葉片13加速、轉(zhuǎn)向成為速度V的流體。若在與動(dòng)葉片12一起旋轉(zhuǎn)的相對(duì)坐標(biāo)系中觀察該流體V，則動(dòng)葉片12在方向61上以圓周速度U旋轉(zhuǎn)，因此如圖2所示，通過(guò)向量V和向量U的合成，動(dòng)葉片相對(duì)流入速度成為速度W的流體。將由該向量V、向量U和向量W構(gòu)成的三角形稱(chēng)為速度三角形。從速度三角形可以看出，若動(dòng)葉片圓周速度U變大，則流入動(dòng)葉片的相對(duì)流速W變大，存在成為流入相對(duì)馬赫數(shù)超過(guò)I. O的超音速流入的情況。另外，葉片的流出相對(duì)馬赫數(shù)也超過(guò)1.0，成為超音速流出。其原因在于，葉片長(zhǎng)越長(zhǎng)，旋轉(zhuǎn)速度場(chǎng)的影響越強(qiáng)，在靜動(dòng)葉片間的比熱焓hi由于靜葉片出口的旋轉(zhuǎn)速度場(chǎng)而越向外周側(cè)越大。相對(duì)場(chǎng)的駐點(diǎn)熱焓在hi上加上動(dòng)量W2 / 2。因此，施加在動(dòng)葉片上的熱差增大為hl+w2 / 2 - h2,因此流出相對(duì)馬赫數(shù)也超過(guò)I. 0，成為超音速流出。另外，如圖3所示，向動(dòng)葉片的流入速度根據(jù)動(dòng)葉片的高度方向而不同。圖3示意地表示向動(dòng)葉片的流入速度，縱軸表示動(dòng)葉片的高度，橫軸表示馬赫數(shù)。在本實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用于向動(dòng)葉片的流入速度超過(guò)馬赫數(shù)I. O的區(qū)域、即在圖中以hm表示的范圍的葉片型。根據(jù)以上，以下詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的超音速渦輪動(dòng)葉片的一個(gè)實(shí)施例。圖4是表示渦輪動(dòng)葉片的流場(chǎng)的特征的圖，是在流入速度Ml、流出速度M2都為超音速的場(chǎng)合，在流場(chǎng)中產(chǎn)生的沖擊波的模式圖。超音速流由于被動(dòng)葉片12b阻止，因此在上游側(cè)產(chǎn)生沖擊波SI。沖擊波SI在相對(duì)的動(dòng)葉片12a的壓力面作為REl反射，并在動(dòng)葉片12b的負(fù)壓面作為RREl反射。
另外，在葉片的后邊緣端1TE，由于流體繞入后邊緣部，流體曲折，產(chǎn)生沖擊波S2與沖擊波S3。沖擊波S2在相對(duì)的動(dòng)葉片12b的負(fù)壓面作為RE2反射。這些沖擊波由于增大損失，因此在本發(fā)明的實(shí)施例中，減小這些沖擊波的強(qiáng)度。圖5是表示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的主要部分結(jié)構(gòu)(渦輪動(dòng)葉片的橫截面)的圖。由于亞音速流具有在膨脹時(shí)流道面積變小的性質(zhì)，因此在通常的渦輪葉片中，葉片出口角相對(duì)于葉片入口角在圓周方向上傾斜。并且，在通常的渦輪葉片中，葉片間流道形成為在使流道面積縮小一次后具有擴(kuò)大的部位。另一方面，超音速流具有在膨脹時(shí)流道面積擴(kuò)大的性質(zhì)。因此，在本實(shí)施例中，在流入速度Ml、流出速度M2都成為超音速的場(chǎng)合，為使超音速流順暢地加速，成為葉片出口角ang2比葉片入口角angl大、即葉片出口角ang2相對(duì)于葉片入口角angl在渦輪的軸向上傾斜的渦輪葉片形狀。換言之，該結(jié)構(gòu)可以說(shuō)根據(jù)結(jié)構(gòu)的面掌握超音速流入、超音速流出。并且，形成在本實(shí)施例的動(dòng)葉片12a和動(dòng)葉片12b之間的葉片間流道為將入口作為孔口的擴(kuò)大流道，超音速流能順暢地加速。其結(jié)果，能夠減弱以圖4所示的葉片壓力面為起因的后邊緣部的沖擊波S2及以葉片負(fù)壓面為起因的后邊緣部的沖擊波S3。之后使用圖10及圖11與其他特征一起對(duì)這些進(jìn)行說(shuō)明。
另外，在將本發(fā)明的渦輪葉片應(yīng)用于葉片長(zhǎng)較大的葉片的情況下，為了減小離心力，需要減小截面積。即，為了成為擴(kuò)大流道形狀，并且減小截面積，期望減小圖5所示的、葉片間最小流道寬度部s與葉片間流道出口部Aout的流動(dòng)方向距離L，并且增大流道寬度比 Aout / S。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)，期望葉片出口角ang2比以式(I)表示的理論流出角ang2t大。式(O是求出等熵膨脹時(shí)的理論流出角ang2t的式子。式(I)的葉片入口角angl (基本與流入角相等)、流入馬赫數(shù)Ml是在上游設(shè)計(jì)階段決定的設(shè)計(jì)變量。Y是比熱比。流出馬赫數(shù)M2是作為在上游設(shè)計(jì)階段決定的設(shè)計(jì)變量的壓力比(P2 / P1)，因此作為等熵流出馬赫數(shù)，使用理想氣體的假設(shè)而求出。使葉片出口角ang2比理論流出角ang2t大的程度由流出馬赫數(shù)M2的大小決定，但優(yōu)選在流出馬赫數(shù)M2例如為2. O 2. 2左右的場(chǎng)合為5 15°左右。由此，能減小距離L，形成與流出馬赫數(shù)M2—致的葉片間擴(kuò)大流道。并且，能與減小在后邊緣部的沖擊波損失同時(shí)，減小葉片的離心應(yīng)力。由于減小距離L，并在葉片間部形成擴(kuò)大流道，因此葉片的最大厚度位置相對(duì)于葉片前邊緣ILE更接近葉片后邊緣1TE。在通常的渦輪葉片中，葉片的最大厚度位于接近葉片前邊緣ILE的一側(cè)，為與本實(shí)施例相反的結(jié)構(gòu)。換言之，在與通常的渦輪葉片的對(duì)比方面，將葉片的最大厚度位置配置在相對(duì)于葉片前邊緣ILE更接近葉片后邊緣1TE，并形成擴(kuò)大流道的結(jié)構(gòu)是新的結(jié)構(gòu)。(數(shù)學(xué)式I)
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-2 J …⑴接著，對(duì)葉片前邊緣部的形狀進(jìn)行說(shuō)明。以往普遍使用的渦輪動(dòng)葉片的葉片前邊緣部為圓弧狀。圖6表示具有圓弧狀的葉片前邊緣部5的渦輪動(dòng)葉片2位于超音速流入Ml中的場(chǎng)合的流場(chǎng)的特征。將葉片的入口角方向作為水平方向進(jìn)行表示。具有半徑rl的前邊緣圓弧部從5a開(kāi)始,通過(guò)前邊緣端4,在5b結(jié)束。在前邊緣圓弧的場(chǎng)合,前邊緣端4和線(xiàn)段d的距離Xl必然比連接5a和5b的線(xiàn)段d的長(zhǎng)度dl小。S卩，流體fl、f2、f3、f4、f5、f6為了在前邊緣附近避開(kāi)葉片而急劇地彎曲。在超音速流體中存在能以超音速的狀態(tài)彎曲的最大角Smax。在超過(guò)該角度而彎曲的場(chǎng)合，流速減速為亞音速。流體之后從音速線(xiàn)al、音速線(xiàn)bl成為超音速流M4。在流速減速為亞音速時(shí)產(chǎn)生沖擊波S4(圖4所示的沖擊波SI)，該沖擊波伴隨熵的增加、即損失。在前邊緣圓弧的場(chǎng)合，沖擊波S4產(chǎn)生在從葉片前邊緣端4向上游偏離距離xld的位置。由該沖擊波S4、音速線(xiàn)al音速線(xiàn)bl、和葉片前邊緣部包圍的區(qū)域?yàn)閬喴羲倭鱉3。該亞音速區(qū)域大與損失大等價(jià)，通過(guò)減小該區(qū)域的大小，能夠減小損失。該亞音速區(qū)域M3如上所述，通過(guò)流體彎曲為以超音速的狀態(tài)能彎曲的最大角Smax以上而產(chǎn)生。并且，流體的彎曲角大致由前邊緣部Xl和dl的比決定。在本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖7或圖8所示，通過(guò)將超音速渦輪動(dòng)葉片的前邊緣形狀做成流體fl、f2、f3、f4、f5、f6的彎曲與現(xiàn)有的前邊緣圓弧的場(chǎng)合相比，大幅地緩和的形狀，減小亞音速區(qū)域M3，降低由沖擊波S I (S5、S6)產(chǎn)生的損失。根據(jù)圖7及圖8說(shuō)明具體的形狀。
圖7表示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的前邊緣形狀的特征。首先，在本實(shí)施例中，葉片前邊緣部5以曲率連續(xù)的曲線(xiàn)形成。在圖6所示的前邊緣圓弧的場(chǎng)合，圓弧狀的葉片前邊緣5與負(fù)壓面2a的連接點(diǎn)5a、與正壓面2b的連接點(diǎn)5b曲率不連續(xù)，葉片前邊緣部能夠特定為圓弧狀的部分(從5a到5b)。相對(duì)于此，在本實(shí)施例中，葉片前邊緣部5由曲率連續(xù)的曲線(xiàn)形成，即使5a及5b也連續(xù)。因此，在圖7中，葉片前邊緣部5在5a與負(fù)壓面2a曲率連續(xù)，在5b與正壓面2b曲率連續(xù)，并不具有圖6那樣的明確的葉片前邊緣部5。并且，在本實(shí)施例中，以任意的橫截面(圖3所示的范圍的任意的橫截面。以下相同)的作為葉片的最大厚度的I / 2的長(zhǎng)度d2的線(xiàn)段d (在葉片的上游側(cè)成為葉片的最大厚度的二分之一的位置)與前邊緣端4的距離x2比長(zhǎng)度d2 (葉片的最大厚度的I / 2)大的方式，利用曲率連續(xù)的曲線(xiàn)從5a開(kāi)始通過(guò)前邊緣端4在5b結(jié)束的葉片前邊緣部5。因?yàn)楝F(xiàn)有的圓弧狀的葉片前邊緣部的連接5a和5b的線(xiàn)段d的長(zhǎng)度dl大概是葉片的最大厚度的I / 2，因此在本實(shí)施例中，將從與成為作為最大厚度的I / 2的長(zhǎng)度d2的線(xiàn)段d相交的葉片面的點(diǎn)5a到5b作為葉片前邊緣部，規(guī)定該葉片前邊緣部的葉片形狀。因此，并不表示長(zhǎng)度d2嚴(yán)格地是葉片的最大厚度的I / 2。在本實(shí)施例中，葉片前邊緣部以曲率連續(xù)的曲線(xiàn)形成，并且，由于相對(duì)于d2，x2大，因此流體H、f2、f3、f4、f5、f6的曲率緩和，沖擊波S5產(chǎn)生在從葉片前邊緣端4向上游偏離比上述圓弧的場(chǎng)合短的距離x2d的位置。因此，能夠減小由沖擊波S5、音速線(xiàn)a2、音速線(xiàn)b2與葉片前邊緣部5包圍的亞音速區(qū)域M3。另外，由于增大x2時(shí)葉片前邊緣部變得過(guò)薄，因此從葉片前邊緣部的強(qiáng)度等觀點(diǎn)來(lái)看，適當(dāng)決定x2的上限。圖8表示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的前邊緣形狀的特征。如圖7所說(shuō)明，在本實(shí)施例中，也緩和流體fl、f2、f3、f4、f5、f6的彎曲，減小亞音速區(qū)域M3。在圖8中，就緩和流體fl、f2、f3、f4、f5、f6的彎曲而言，從與圖7不同的觀點(diǎn)規(guī)定葉片型。即使在本實(shí)施例中，葉片前邊緣部6也由曲率連續(xù)的曲線(xiàn)形成。在圖8中，以使任意的橫截面的作為葉片的最大厚度的I / 5的長(zhǎng)度d3的線(xiàn)段dd(在葉片的上游側(cè)成為葉片的最大厚度的五分之一的位置)的、葉片負(fù)壓面端6a的切線(xiàn)與入口角方向形成的角7a、葉片正壓面端6b的切線(xiàn)與入口角方向形成的角7b都為20度以下的方式形成葉片前邊緣部6的形狀。葉片前邊緣部6是曲率連續(xù)的曲線(xiàn)，在6a與負(fù)壓面2a曲率連續(xù)，在6b與正壓面2b曲率連續(xù)。因此，與圖7所示的實(shí)施例相同，并不具有圖6那樣的明確的葉片前邊緣部。在本實(shí)施例中，通過(guò)以葉片前邊緣部為曲率連續(xù)的形狀，并且使該葉片前邊緣部的線(xiàn)段dd的部位的角7a和角7b都為20度以下的方式形成葉片前邊緣部，成為音速線(xiàn)a2、音速線(xiàn)b2靠近前邊緣端4的部位、即成為大致是葉片的最大厚度的I / 5的長(zhǎng)度d3的線(xiàn)段dd的位置。通過(guò)成為這種結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中，與前邊緣圓弧的場(chǎng)合相比，將亞音速區(qū)域M3減小為一半以下。在本實(shí)施例中，除了前邊緣端4附近，只是流體fl、f2、f3、f4、f5、f6彎曲20度，由使超音速流體彎曲20度引起的沖擊波S6的強(qiáng)度小。即，能夠減小由沖擊波S6、音速線(xiàn)a2、音速線(xiàn)b2和前邊緣部6包圍的亞音速區(qū)域M3，能夠減小沖擊波損失。另外，角7a和角7b由流入速度的馬赫數(shù)決定，但例如馬赫數(shù)為I. 3左右的場(chǎng)合，若設(shè)定為10度左右，則能夠更有效地抑制亞音速區(qū)域的形成。但是，若由葉片的大小決定，但角7a和角7b 過(guò)小，則由于葉片前邊緣部變得過(guò)薄，因此從葉片前邊緣部的強(qiáng)度等觀點(diǎn)來(lái)看，適當(dāng)決定下限，優(yōu)選10度以上。使用圖9 圖14對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的葉片面曲率分布進(jìn)行說(shuō)明。圖9是用于說(shuō)明作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的形狀的葉片面曲率的正與負(fù)的定義的圖。葉片面曲率將曲率中心位于葉片內(nèi)部方向的場(chǎng)合定義為正。即，在圖9上，就負(fù)壓面而言，在負(fù)壓面?zhèn)瘸蔀橥沟膱?chǎng)合為正，就壓力面而言，在壓力面?zhèn)葹橥沟膱?chǎng)合為正。在本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片中，Rl和R2是正，R3是負(fù)。圖10表示作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的葉片壓力面的葉片面曲率分布。橫軸采用沿葉片壓力面的曲線(xiàn)長(zhǎng)。在通常的渦輪葉片中，葉片出口角相對(duì)于葉片入口角在圓周方向上傾斜，葉片壓力面的葉片面曲率在葉片后邊緣側(cè)為負(fù)。相對(duì)于此，在本實(shí)施例中，葉片壓力面的葉片面曲率(圖9的Rl) —直為非負(fù)、即正或零。由此，如圖5或圖9所示，為形成在與相對(duì)的葉片間之間的流道面積向下游側(cè)增加的形狀，流體能從入口角angl順暢地加速到出口角ang2。其結(jié)果，能夠減弱以圖4所示的葉片壓力面為起因的后邊緣部的沖擊波S2。圖11表示作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的葉片負(fù)壓面的葉片面曲率分布。橫軸采用沿葉片負(fù)壓面的曲線(xiàn)長(zhǎng)。在通常的渦輪葉片中，葉片出口角相對(duì)于葉片入口角在圓周方向上傾斜，葉片負(fù)壓面的葉片面曲率在下游側(cè)(葉片后邊緣側(cè))也為正。相對(duì)于此，在本實(shí)施例中，葉片負(fù)壓面的葉片面曲率在包括前邊緣部的上游側(cè)(圖9中的R2)為正，在下游側(cè)(圖9中的R3)為負(fù)。即，在中途具有曲率為零的拐點(diǎn)。由此，如圖5或圖9所示，為形成在與相對(duì)的葉片間之間的流道面積在下游側(cè)增加的形狀，流體能從入口角angl順暢地加速到出口角ang2。其結(jié)果，能夠減弱以圖4所示的葉片負(fù)壓面為起因的后邊緣部的沖擊波S3。圖12表示作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的葉片壓力面的葉片面曲率分布的詳細(xì)。橫軸采用沿葉片壓力面的曲線(xiàn)長(zhǎng)?？v軸以將作為圖9所示的葉片間的圓周方向距離的間距除以作為葉片壓力面曲率的倒數(shù)的曲率半徑得到的無(wú)量綱葉片壓力面曲率表示(是間距X葉片壓力面曲率，但為了使作為無(wú)量綱的葉片壓力面曲率明了化，以間距+葉片壓力面曲率半徑表述)。在沿葉片壓力面的曲線(xiàn)長(zhǎng)為從全長(zhǎng)的30%到60%的范圍為O. O以上且小于O. I。更理想的是，為圖12的70、至少71那樣的曲率分布。使用圖13和圖14說(shuō)明其理由。圖13是使無(wú)量綱葉片壓力面曲率如在圖12中以符號(hào)72表示的線(xiàn)那樣， 即使在從沿葉片面的長(zhǎng)度的30%到60%的范圍也為O. I以上(超過(guò)O. I)的渦輪動(dòng)葉片80的流場(chǎng)的特征的圖。由于該正O. I以上(超過(guò)O. I)的較大的曲率R4，在葉片的壓力面上產(chǎn)生使流體加速的膨脹波81。利用該膨脹波81，超音速流入Ml被加速而為M3。因此，在葉片前邊緣上游產(chǎn)生的沖擊波S8 (圖4所示的沖擊波SI)變強(qiáng)，損失增加。圖14表示作為本發(fā)明的實(shí)施例的渦輪動(dòng)葉片的流場(chǎng)的特征。在圖14所示的渦輪動(dòng)葉片82中，使無(wú)量綱葉片壓力面曲率如在圖12中以符號(hào)70或71所示的線(xiàn)那樣，在從沿葉片面的長(zhǎng)度的30%到60%的范圍比O. I小。由于葉片壓力面曲率R5小，因此從葉片壓力面不產(chǎn)生膨脹波，超音速流入Ml不會(huì)被加速，以最小的馬赫數(shù)在葉片前邊緣上游形成沖擊波SlO (圖4所示的沖擊波S I)。因此，能夠?qū)_擊波損失抑制得小。流體在形成有葉片間流道部的、在比沿葉片壓力面的曲線(xiàn)長(zhǎng)的60%靠下游部部分彎曲而被加速。在此，產(chǎn)生膨脹波83，但由于沖擊波83位于比葉片前邊緣部4靠下游側(cè)，因此只與葉片間流道部的傾斜沖擊波的部分干涉。與葉片前邊緣上游部的垂直沖擊波不同，葉片間流道部的傾斜沖擊波的下游能夠維持超音速流體，因此不會(huì)成為大的損失的原因。另外，在超音速流入時(shí)，流入角與流入馬赫數(shù)不是互相獨(dú)立。該流入角和流入馬赫數(shù)的關(guān)系被稱(chēng)為唯一入射角關(guān)系，由葉片的形狀決定。因此，進(jìn)行超音速流入的超音速葉片通過(guò)為同時(shí)滿(mǎn)足在上游設(shè)計(jì)階段決定的速度三角形的流入角和流入馬赫數(shù)的雙方的形狀，期望抑制由速度三角形與葉片未對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)生的附加的損失的增加。具體地說(shuō)，期望從在葉片壓力面的、沿葉片面的長(zhǎng)度的30%到60%的范圍使無(wú)量綱葉片面曲率比O. I小，并且使其面的平均角接近(優(yōu)選實(shí)質(zhì)上一致)流入角(基本與葉片流入角angl相等)。由此，抑制從葉片壓力面產(chǎn)生的膨脹波，能夠滿(mǎn)足位于入射角關(guān)系，能夠抑制由速度三角形和葉片未對(duì)準(zhǔn)引起的附加的損失的增加。圖15表示在從沿葉片壓力面的、葉片面的長(zhǎng)度的30%到60%的范圍使無(wú)量綱葉片面曲率為O. I以下，并且使該面的平均角與流入角一致的場(chǎng)合的、葉片面馬赫數(shù)Mb的分布圖。葉片面馬赫數(shù)Mb使用葉片面壓力p、入口駐點(diǎn)壓力p0、比熱比Y并由式(2)計(jì)算。(數(shù)學(xué)式2)
— "Mb=— -I >
p-1 IpJ
IJ··· (2)葉片壓力面的、以符號(hào)100表示的部分與流入馬赫數(shù)相等，為一定值。因此，不會(huì)產(chǎn)生多余的膨脹波。若總結(jié)上述的本發(fā)明的各實(shí)施例的超音速葉片型的形狀的特征，則如圖16所示。(I)為渦輪葉片的葉片前邊緣部也由曲率連續(xù)的曲線(xiàn)形成，渦輪葉片的上游側(cè)的、成為葉片的最大厚度的二分之一的位置和與葉片前邊緣端的距離比葉片的最大厚度的二分之一大的結(jié)構(gòu)(圖7)，或渦輪葉片的葉片前邊緣部也以曲率連續(xù)的曲線(xiàn)形成，葉片的上游側(cè)的、為葉片的最大厚度的五分之一的位置的、葉片負(fù)壓面和葉片壓力面的入口角方向所成的角的大小都為20度以下(圖8)。(2)在將葉片面曲率的曲率中心位于葉片的內(nèi)部方向時(shí)作為正時(shí)，葉片壓力面的曲率從前邊緣端到后邊緣端都為正或零(圖10)。(3)為葉片負(fù)壓面的曲率在上游側(cè)為正， 在下游側(cè)為負(fù)，在圖中具有曲率為零的拐點(diǎn)的形狀(圖11)。(4)作為葉片間的圓周方向距離的間距除以作為葉片壓力面曲率的倒數(shù)的曲率半徑得到的葉片壓力面無(wú)量綱曲率在沿葉片壓力面的距離為從30%位置到60%間比O. I小(圖12、14)。在該場(chǎng)合，期望使葉片壓力面的平均角接近(優(yōu)選實(shí)質(zhì)上一致)流入角。(5 )形成在動(dòng)葉片間的葉片間流道為以入口為孔口的擴(kuò)大流道(圖5 )。在形成以孔口為入口的擴(kuò)大流道形狀的場(chǎng)合，期望葉片出口角ang2比理論流出角ang2t大。為了形成以孔口為入口的擴(kuò)大流道，具備其他特征、例如(4)的特征，葉片的最大厚度位置101配置為相對(duì)于葉片前邊緣ILE更接近葉片后邊緣1TE。如上所述，具有本發(fā)明的各實(shí)施例的特征的渦輪葉片在流入、流出速度都為超音速的場(chǎng)合，能將沖擊波抑制得較弱，避免損失的增大。另外，本發(fā)明未限定于上述的實(shí)施例，包括多個(gè)變形例。例如，上述實(shí)施例為了容易說(shuō)明本發(fā)明，進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但未限定于具備說(shuō)明的全部的結(jié)構(gòu)。另外，能將某實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的一部分置換成其他實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，另外，也能在某實(shí)施例的結(jié)構(gòu)上添加其他實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。另外，就各實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的一部分而言，也可以追加、刪除、置換其他的結(jié)構(gòu)。尤其在本發(fā)明中，通過(guò)組合(同時(shí)具有)各實(shí)施例的特征，能更有效地將沖擊波抑制得較弱，能夠避免損失的增大。例如，通過(guò)同時(shí)具有圖7及圖8所示的特征和圖12 (圖14)所示的特征，能更有效地抑制上游的沖擊波。另外，圖10及圖11所示的特征通過(guò)與圖12 (圖14)所示的特征一起，能有效地抑制下游的沖擊波。另外，在上述的實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)用于最終級(jí)的場(chǎng)合進(jìn)行了說(shuō)明，但也能應(yīng)用于比最終級(jí)靠前的級(jí)。在只有最終級(jí)流入、流出速度都為超音速的場(chǎng)合，優(yōu)選只應(yīng)用于最終級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種渦輪動(dòng)葉片，其以高壓部為上游側(cè)，以低壓部為下游側(cè)，在形成在與相鄰的葉片之間的流道部使流體膨脹，該渦輪動(dòng)葉片的特征在于， 具有下述結(jié)構(gòu)葉片的出口角相對(duì)于葉片的入口角朝向渦輪的軸向，并且 以在葉片面曲率的曲率中心位于葉片的內(nèi)部方向時(shí)為正時(shí)，葉片壓力面的曲率從前邊緣端到后邊緣端為正或零。
2.一種渦輪動(dòng)葉片，其以高壓部為上游側(cè)，以低壓部為下游側(cè)，在形成在與相鄰的葉片之間的流道部使流體膨脹，該渦輪動(dòng)葉片的特征在于， 葉片的出口角相對(duì)于葉片的入口角朝向渦輪的軸向，并且 以在葉片面曲率的曲率中心位于葉片的內(nèi)部方向時(shí)為正時(shí)，葉片負(fù)壓面的曲率在上游側(cè)為正，在下游側(cè)為負(fù)，在中途具有曲率為零的拐點(diǎn)。
3.一種渦輪動(dòng)葉片，其以高壓部為上游側(cè)，以低壓部為下游側(cè)，在形成在與相鄰的葉片之間的流道部使流體膨脹，該渦輪動(dòng)葉片的特征在于， 具有下述結(jié)構(gòu)葉片的出口角相對(duì)于葉片的入口角朝向渦輪的軸向，并且 以葉片面曲率的曲率中心位于葉片的內(nèi)部方向時(shí)為正時(shí)，作為葉片間的圓周方向距離的間距除以作為葉片壓力面曲率的倒數(shù)的曲率半徑得到的無(wú)量綱葉片壓力面曲率在沿葉片壓力面的距離為從全長(zhǎng)的30%位置到60%間比O. O大且比O. I小。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪動(dòng)葉片，其特征在于， 葉片負(fù)壓面的曲率在上游側(cè)為正，在下游側(cè)為負(fù)，在中途具有曲率為零的拐點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪動(dòng)葉片，其特征在于， 葉片負(fù)壓面的曲率在上游側(cè)為正，在下游側(cè)為負(fù)，在中途具有曲率為零的拐點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪動(dòng)葉片，其特征在于， 使上述葉片壓力面的平均角實(shí)質(zhì)上與流入角一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪動(dòng)葉片，其特征在于， 將葉片的最大厚度位置配置為相對(duì)于葉片前邊緣更接近葉片后邊緣，葉片間流道形成以孔口為入口的擴(kuò)大流道。
8.一種渦輪動(dòng)葉片，其以高壓部為上游側(cè)，以低壓部為下游側(cè)，在形成在與相鄰的葉片之間的流道部使流體膨脹，該渦輪動(dòng)葉片的特征在于， 具有下述結(jié)構(gòu)葉片的出口角相對(duì)于葉片的入口角朝向渦輪的軸向， 葉片前邊緣部由曲率連續(xù)的曲線(xiàn)形成，并且 在葉片的上游側(cè)成為葉片的最大厚度的二分之一的位置和葉片前邊緣端的距離比葉片的最大厚度的二分之一大。
9.一種渦輪動(dòng)葉片，其以高壓部為上游側(cè)，以低壓部為下游側(cè)，在形成在與相鄰的葉片之間的流道部使流體膨脹，該渦輪動(dòng)葉片的特征在于， 具有下述結(jié)構(gòu)葉片的出口角相對(duì)于葉片的入口角朝向渦輪的軸向， 葉片前邊緣部由曲率連續(xù)的曲線(xiàn)形成，并且 在葉片的上游側(cè)成為葉片的最大厚度的五分之一的位置的、葉片負(fù)壓面的切線(xiàn)與入口角方向形成的角及葉片壓力面的切線(xiàn)與入口角方向形成的角都為20度以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪動(dòng)葉片，其特征在于， 具有下述結(jié)構(gòu)，以在葉片面曲率的曲率中心位于葉片的內(nèi)部方向時(shí)為正時(shí)，葉片壓力面的曲率從前邊緣端到后邊緣端為正或零。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪動(dòng)葉片，其特征在于， 具有下述結(jié)構(gòu)在以葉片面曲率的曲率中心位于葉片的內(nèi)部方向時(shí)為正時(shí)，作為葉片間的圓周方向距離的間距除以作為葉片壓力面曲率的倒數(shù)的曲率半徑得到的無(wú)量綱葉片壓力面曲率在沿葉片壓力面的距離為從全長(zhǎng)的30%位置到60%間比O. O大且比O. I小。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪動(dòng)葉片，其特征在于， 具有下述結(jié)構(gòu)在以在葉片面曲率的曲率中心位于葉片的內(nèi)部方向時(shí)為正時(shí)，葉片壓力面的曲率從前邊緣端到后邊緣端為正或零，并且 葉片負(fù)壓面的曲率在上游側(cè)為正，在下游側(cè)為負(fù)，在中途具有曲率為零的拐點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪動(dòng)葉片，其特征在于， 具有下述結(jié)構(gòu)在以葉片面曲率的曲率中心位于葉片的內(nèi)部方向時(shí)為正時(shí)，作為葉片間的圓周方向距離的間距除以作為葉片壓力面曲率的倒數(shù)的曲率半徑得到的無(wú)量綱葉片壓力面曲率在沿葉片壓力面的距離為從全長(zhǎng)的30%位置到60%間比O. O大且比O. I小，并且葉片負(fù)壓面的曲率在上游側(cè)為正，在下游側(cè)為負(fù)，在中途具有曲率為零的拐點(diǎn)。
14.一種渦輪動(dòng)葉片，其以高壓部為上游側(cè)，以低壓部為下游側(cè)，在形成在與相鄰的葉片之間的流道部使流體膨脹，該渦輪動(dòng)葉片的特征在于， 葉片的出口角相對(duì)于葉片的入口角朝向渦輪的軸向， 葉片出口角比理論流出角大。
15.一種渦輪動(dòng)葉片，其以高壓部為上游側(cè)，以低壓部為下游側(cè)，在形成在與相鄰的葉片之間的流道部使流體膨脹，該渦輪動(dòng)葉片的特征在于， 葉片的出口角相對(duì)于葉片的入口角朝向渦輪的軸向，并且， 將葉片的最大厚度位置配置為相對(duì)于葉片前邊緣更接近葉片后邊緣，葉片間流道形成以孔口為入口的擴(kuò)大流道。
16.根據(jù)權(quán)利要求I 15任一項(xiàng)所述的渦輪動(dòng)葉片，其特征在于， 上述渦輪動(dòng)葉片是流入馬赫數(shù)和流出馬赫數(shù)都超過(guò)I. O而成為超音速的超音速渦輪動(dòng)葉片。
17.一種軸流渦輪，其特征在于， 具有多個(gè)由靜葉片和動(dòng)葉片構(gòu)成的渦輪級(jí)，在最終級(jí)使用權(quán)利要求I 15任一項(xiàng)所述的動(dòng)葉片。
18.一種軸流渦輪，其特征在于， 具有多個(gè)由靜葉片和動(dòng)葉片構(gòu)成的渦輪級(jí)，在最終級(jí)使用權(quán)利要求16所述的動(dòng)葉片。
全文摘要
本發(fā)明提供能通過(guò)借助于增大翼長(zhǎng)或平均直徑而增大動(dòng)葉片圓周速度，減小在動(dòng)葉片流入部等產(chǎn)生的沖擊波損失的超音速渦輪動(dòng)葉片。組合下述結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)葉片壓力面的曲率從前邊緣端到后邊緣端為非負(fù)；葉片負(fù)壓面的曲率在上游側(cè)為正，在下游側(cè)為負(fù)；葉片間距除以曲率半徑得到的無(wú)量綱葉片壓力面曲率在沿葉片壓力面的距離為從全長(zhǎng)的30%位置到60%間比0.0大且比0.1小；葉片前邊緣部由曲率連續(xù)的曲線(xiàn)形成，成為葉片的最大厚度的二分之一的位置和葉片前邊緣端的距離比葉片的最大厚度的二分之一大；使葉片出口角比理論出口角大；將葉片的最大厚度位置配置為相對(duì)于葉片前邊緣更接近葉片后邊緣，葉片間流道形成以孔口為入口的擴(kuò)大流道。
文檔編號(hào)F01D1/04GK102852560SQ20121021995
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者妹尾茂樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所