用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型的制作方法
【專利摘要】用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型，它涉及一種汽輪機(jī)葉片的葉型，以解決汽輪機(jī)組靜葉片和動(dòng)葉片出口馬赫數(shù)較高的問題。該葉片從截面看，下背弧靠近下進(jìn)氣邊的一側(cè)為向外大凸起弧線，下背弧靠近下出氣邊的一側(cè)為下向內(nèi)小凹陷弧線，向外大凸起弧線與下向內(nèi)小凹陷弧線之間為曲線過渡，下內(nèi)弧靠近下進(jìn)氣邊的一側(cè)為下直線，下內(nèi)弧靠近下出氣邊的一側(cè)為向外小凸起弧線，上背弧靠近上進(jìn)氣邊的一側(cè)為第一向外小凸起弧線，上背弧靠近上出氣邊的一側(cè)為上向內(nèi)小凹陷弧線，第一向外小凸起弧線與上向內(nèi)小凹陷弧線之間為曲線過渡，上內(nèi)弧靠近上進(jìn)氣邊的一側(cè)為第二向外小凸起弧線，上內(nèi)弧靠近上出氣邊的一側(cè)為第三向外小凸起弧線。本實(shí)用新型用于汽輪機(jī)葉片上。
【專利說明】用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種汽輪機(jī)葉片的葉型，具體涉及一種用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型。
【背景技術(shù)】
[0002]開發(fā)生產(chǎn)大功率汽輪機(jī)組正成為目前電力行業(yè)發(fā)展的一個(gè)大方向。隨著單機(jī)功率增大，迫切需要更長的葉片，特別是末級動(dòng)葉片。由于靜葉片根部、動(dòng)葉片頂部出氣馬赫數(shù)較高，亟需超音速葉型的設(shè)計(jì)。與亞音速葉型設(shè)計(jì)相比，超音速葉型的流場結(jié)構(gòu)與損失機(jī)理有其獨(dú)具的特點(diǎn)，同時(shí)動(dòng)葉片頂部相對柵距大、葉型安裝角小等，使得超音速葉型的設(shè)計(jì)難度遠(yuǎn)高于常規(guī)亞音速葉型設(shè)計(jì)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型為解決汽輪機(jī)組靜葉片和動(dòng)葉片出口馬赫數(shù)較高、激波損失和葉型損失嚴(yán)重的問題，進(jìn)而提供一種用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
[0005]本實(shí)用新型的汽輪機(jī)葉片由上到下為變截面扭葉片，該葉片從截面看:葉片中下部葉型由下進(jìn)氣邊、下背弧、下內(nèi)弧和下出氣邊組成，下進(jìn)氣邊、下背弧、下出氣邊和下內(nèi)弧依次首尾相接，下進(jìn)氣邊和下出氣邊均為圓弧，下出氣邊的圓弧小于下進(jìn)氣邊的圓弧，下背弧靠近下進(jìn)氣邊的一側(cè)為向外大凸起弧線，下背弧靠近下出氣邊的一側(cè)為下向內(nèi)小凹陷弧線，向外大凸起弧線與下向內(nèi)小凹陷弧線之間為曲線過渡，下內(nèi)弧靠近下進(jìn)氣邊的一側(cè)為下直線，下內(nèi)弧靠近下出氣邊的一側(cè)為向外小凸起弧線，下直線與向外小凸起弧線之間為曲線過渡，葉片中上部葉型由上進(jìn)氣邊、上背弧、上內(nèi)弧和上出氣邊組成，上進(jìn)氣邊、上背弧、上出氣邊和上內(nèi)弧依次首尾相接，上進(jìn)氣邊和上出氣邊均為圓弧，上出氣邊的圓弧小于上進(jìn)氣邊的圓弧，上背弧靠近上進(jìn)氣邊的一側(cè)為第一向外小凸起弧線，上背弧靠近上出氣邊的一側(cè)為上向內(nèi)小凹陷弧線，第一向外小凸起弧線與上向內(nèi)小凹陷弧線之間為曲線過渡，上內(nèi)弧.靠近上進(jìn)氣邊的一側(cè)為第二向外小凸起弧線，上內(nèi)弧靠近上出氣邊14的一側(cè)為第三向外小凸起弧線，第二向外小凸起弧線與第三向外小凸起弧線之間為曲線過渡。
[0006]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0007]—、通過上向內(nèi)小凹陷弧線，結(jié)合第一向外小凸起弧線與第三向外小凸起弧線，形成縮放通道，喉部A尺寸小于流道出口 B尺寸，從而將汽流從亞音速加速到超音速。通過下向內(nèi)小凹陷弧線，結(jié)合向外大凸起弧線與下直線，以及下背弧和下內(nèi)弧各個(gè)位置曲率的控制，可以有效控制激波的反射，削弱激波與流體附面層的相互作用，降低葉型損失。
[0008]二、本實(shí)用新型適用于出口馬赫數(shù)1.2以上的靜葉和動(dòng)葉葉片。
[0009]三、應(yīng)用本實(shí)用新型超音速葉型，結(jié)合彎扭聯(lián)合成型全三維設(shè)計(jì)技術(shù)，以一維/準(zhǔn)三維/全三維氣動(dòng)、熱力分析計(jì)算為基礎(chǔ)，結(jié)合了靜葉和動(dòng)葉沿葉高扭曲規(guī)律，適應(yīng)了汽輪機(jī)級三維流動(dòng)。[0010]四、本實(shí)用新型超音速葉型進(jìn)行了平面葉柵氣動(dòng)性能試驗(yàn)，證明了其在降低激波損失方面的有效性。
[0011]五、本實(shí)用新型采用流體動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度知識集成，解決了氣動(dòng)/結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)優(yōu)化問題，使長葉片的氣動(dòng)效率和強(qiáng)度振動(dòng)特性均達(dá)到先進(jìn)水平。
[0012]六、該葉型已經(jīng)應(yīng)用于600W、1000MW等級汽輪機(jī)的末級動(dòng)葉設(shè)計(jì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的葉片中下部葉型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型的葉片中上部葉型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型葉型的動(dòng)葉流道結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是應(yīng)用本實(shí)用新型的長葉片型線的疊合示意圖；
[0017]圖5是本實(shí)用新型葉型安裝角β的示意圖；
[0018]圖6是本實(shí)用新型葉型幾何進(jìn)汽角α的示意圖；
[0019]圖7是本實(shí)用新型葉型的葉片95%截面馬赫數(shù)等值線分布圖(圖7為蒸汽在應(yīng)用本葉型的動(dòng)葉流道內(nèi)，由亞音速發(fā)展到超音速的實(shí)例)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1?圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是汽輪機(jī)葉片由上到下為變截面扭葉片，該葉片從截面看:葉片中下部葉型由下進(jìn)氣邊1、下背弧2、下內(nèi)弧3和下出氣邊4組成，下進(jìn)氣邊1、下背弧2、下出氣邊4和下內(nèi)弧3依次首尾相接，下進(jìn)氣邊I和下出氣邊4均為圓弧，下出氣邊4的圓弧小于下進(jìn)氣邊I的圓弧，下背弧2靠近下進(jìn)氣邊I的一側(cè)為向外大凸起弧線2-1，下背弧2靠近下出氣邊4的一側(cè)為下向內(nèi)小凹陷弧線
2-2，向外大凸起弧線2-1與下向內(nèi)小凹陷弧線2-2之間為曲線過渡，下內(nèi)弧3靠近下進(jìn)氣邊I的一側(cè)為下直線3-1，下內(nèi)弧3靠近下出氣邊4的一側(cè)為向外小凸起弧線3-2，下直線
3-1與向外小凸起弧線3-2之間為曲線過渡，葉片中上部葉型由上進(jìn)氣邊11、上背弧12、上內(nèi)弧13和上出氣邊14組成，上進(jìn)氣邊11、上背弧12、上出氣邊14和上內(nèi)弧13依次首尾相接，上進(jìn)氣邊11和上出氣邊14均為圓弧，上出氣邊14的圓弧小于上進(jìn)氣邊11的圓弧，上背弧12靠近上進(jìn)氣邊11的一側(cè)為第一向外小凸起弧線12-1，上背弧12靠近上出氣邊14的一側(cè)為上向內(nèi)小凹陷弧線12-2，第一向外小凸起弧線12-1與上向內(nèi)小凹陷弧線12-2之間為曲線過渡，上內(nèi)弧13靠近上進(jìn)氣邊11的一側(cè)為第二向外小凸起弧線13-1，上內(nèi)弧13靠近上出氣邊14的一側(cè)為第三向外小凸起弧線13-2，第二向外小凸起弧線13-1與第三向外小凸起弧線13-2之間為曲線過渡。
[0021]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的葉片葉型的安裝角β為10°?45°。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的葉片葉型的安裝角β為20。。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的葉片葉型的安裝角β為30°。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的葉片葉型的安裝角β為40°。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的下進(jìn)氣邊I和上進(jìn)氣邊11幾何進(jìn)汽角α為100°?160°。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三、四或五相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的下進(jìn)氣邊I和上進(jìn)氣邊11幾何進(jìn)汽角α為110°。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三、四或五相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的下進(jìn)氣邊I和上進(jìn)氣邊11幾何進(jìn)汽角α為120°。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三、四或五相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的下進(jìn)氣邊I和上進(jìn)氣邊11幾何進(jìn)汽角α為130°。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三、四或五相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】十:結(jié)合圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的下進(jìn)氣邊I和上進(jìn)氣邊11幾何進(jìn)汽角α為150°。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三、四或五相同。
【權(quán)利要求】
1.一種用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型，所述汽輪機(jī)葉片由上到下為變截面扭葉片，其特征在于:該葉片從截面看:葉片中下部葉型由下進(jìn)氣邊(I)、下背弧(2)、下內(nèi)弧(3)和下出氣邊(4)組成，下進(jìn)氣邊(I)、下背弧(2)、下出氣邊(4)和下內(nèi)弧(3)依次首尾相接，下進(jìn)氣邊(I)和下出氣邊(4)均為圓弧，下出氣邊(4)的圓弧小于下進(jìn)氣邊(I)的圓弧，下背弧(2 )靠近下進(jìn)氣邊(I)的一側(cè)為向外大凸起弧線(2-1)，下背弧(2 )靠近下出氣邊(4 )的一側(cè)為下向內(nèi)小凹陷弧線(2-2)，向外大凸起弧線(2-1)與下向內(nèi)小凹陷弧線(2-2)之間為曲線過渡，下內(nèi)弧(3)靠近下進(jìn)氣邊(I)的一側(cè)為下直線(3-1)，下內(nèi)弧(3)靠近下出氣邊(4)的一側(cè)為向外小凸起弧線(3-2)，下直線(3-1)與向外小凸起弧線(3-2)之間為曲線過渡，葉片中上部葉型由上進(jìn)氣邊(11)、上背弧(12)、上內(nèi)弧(13)和上出氣邊(14)組成，上進(jìn)氣邊(11)、上背弧(12)、上出氣邊(14)和上內(nèi)弧(13)依次首尾相接，上進(jìn)氣邊(11)和上出氣邊(14)均為圓弧，上出氣邊(14)的圓弧小于上進(jìn)氣邊(11)的圓弧，上背弧(12)靠近上進(jìn)氣邊(11)的一側(cè)為第一向外小凸起弧線(12-1)，上背弧(12)靠近上出氣邊(14)的一側(cè)為上向內(nèi)小凹陷弧線(12-2)，第一向外小凸起弧線(12-1)與上向內(nèi)小凹陷弧線(12-2)之間為曲線過渡，上內(nèi)弧(13)靠近上進(jìn)氣邊(11)的一側(cè)為第二向外小凸起弧線(13-1)，上內(nèi)弧(13)靠近上出氣邊(14)的一側(cè)為第三向外小凸起弧線(13-2)，第二向外小凸起弧線(13-1)與第三向外小凸起弧線(13-2)之間為曲線過渡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型，其特征在于:葉片葉型的安裝角(β )為 10° ?45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型，其特征在于:葉片葉型的安裝角(β)為 20°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型，其特征在于:葉片葉型的安裝角(β)為 30°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型，其特征在于:葉片葉型的安裝角(β )為 40°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型，其特征在于:下進(jìn)氣邊(I)和上進(jìn)氣邊(11)幾何進(jìn)汽角(α )為100°?160°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型，其特征在于:下進(jìn)氣邊(I)和上進(jìn)氣邊(11)幾何進(jìn)汽角(α )為110°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型，其特征在于:下進(jìn)氣邊(I)和上進(jìn)氣邊(11)幾何進(jìn)汽角(α )為120°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型，其特征在于:下進(jìn)氣邊(I)和上進(jìn)氣邊(11)幾何進(jìn)汽角(α )為130°。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述用于汽輪機(jī)葉片的超音速葉型，其特征在于:下進(jìn)氣邊(I)和上進(jìn)氣邊(11)幾何進(jìn)汽角(α )為150°。
【文檔編號】F01D5/14GK203655360SQ201420034422
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】李宇峰, 付麗鵬, 薛海亮, 王健, 高永新, 劉云鋒, 楊明, 馬義良 申請人:哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司