JP2009036112A - Blade for rotary machine - Google Patents

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Kazuyuki Matsumoto
和幸 松本
Keizo Tanaka
恵三 田中
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a blade for a rotary machine capable of inhibiting secondary flow and preventing increase of a trailing edge loss. <P>SOLUTION: This blade is provided with a blade shape part 2 which is a blade annularly arranged around a rotary shaft line and extends in a radial direction, an end wall 3 positioned at least one side of an inside end part and an outside end part in a radial direction of a blade shape part 2, and a corner part 4 smoothly connecting the blade shape part 2 and the end wall 3. The value of curvature radius on the surface of the corner part 4 reduces toward a trailing edge 6 from a leading edge 5 of the blade shape part 2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、蒸気タービン、ガスタービンなどの一般的なターボ機械全般に用いて好適な回転機械の翼に関する。   The present invention relates to a rotary machine blade suitable for general turbomachines such as steam turbines and gas turbines.

従来、回転機械などの翼列に用いられる翼の翼根部分に、翼とエンドウォールとの間を滑らかに繋ぐフィレット状のコーナ部を形成して、翼根部分に働く応力を低減する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
このコーナ部には、翼根部分に働く応力を低減する他に、2次流れを抑制する効果が知られ、コーナ部の半径を大きくするにともない、2次流れを抑制する効果が高くなることが知られている。
特開2006−291949号公報
Conventionally, there is a technology that reduces the stress acting on the blade root part by forming a fillet-shaped corner part that smoothly connects the blade and the end wall at the blade root part of the blade used in the blade row of a rotary machine or the like. It is known (for example, refer to Patent Document 1).
In addition to reducing the stress acting on the blade root part, this corner is known to have an effect of suppressing the secondary flow, and as the radius of the corner is increased, the effect of suppressing the secondary flow is increased. It has been known.
JP 2006-291949 A

しかしながら、上述のコーナ部の半径を大きくすると、流れに対するブロッケージ、つまり翼による流れの遮蔽量が大きくなり、翼の下流側における流れの速度欠損が大きくなっていた。このようにエンドウォールブロッケージが大きくなることは、エンドウォール境界層が厚くなったことと同じ効果を奏することから、下流側に配置された翼の性能が低下する恐れ、言い換えると、下流側に配置された翼列における二次ロスが増大する恐れがあった。   However, when the radius of the above-described corner portion is increased, the blockage against the flow, that is, the amount of flow shielding by the blade is increased, and the flow velocity deficit on the downstream side of the blade is increased. Such an increase in the end wall blockage has the same effect as an increase in the thickness of the end wall boundary layer, which may reduce the performance of the blade disposed downstream, in other words, on the downstream side. There was a risk that the secondary loss in the arranged cascade would increase.

さらに、翼におけるコーナ部に近い部分つまりエンドウォールに近い部分では、コーナ部を設けたことにより、二次元翼形状の後縁厚みが厚くなったのと同様な効果が予想される。つまり、コーナ部を設けた翼では、後縁損失が増加する恐れがあった。   Furthermore, in the portion close to the corner portion of the blade, that is, the portion close to the end wall, the same effect as that in which the trailing edge thickness of the two-dimensional blade shape is increased is expected by providing the corner portion. That is, in the blade provided with the corner portion, the trailing edge loss may increase.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、二次流れを抑制するとともに、後縁損失の増加を防止することができる回転機械の翼を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a rotating machine blade capable of suppressing a secondary flow and preventing an increase in trailing edge loss. .

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の回転機械の翼は、回転軸線の周囲に環状に配置される翼であって、径方向に延び、周囲に流体が流れる翼形状部と、該翼形状部における径方向の内側端部および外側端部の少なくとも一方に位置するエンドウォールと、前記翼形状部と前記エンドウォールとの間を滑らかに繋ぐコーナ部と、が設けられ、該コーナ部の表面における曲率半径の値が、前記翼形状部の前縁から後縁に向かって減少していることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The blades of the rotary machine of the present invention are blades arranged in an annular shape around the rotation axis, the blade shape portion extending in the radial direction, and the fluid flowing therearound, and the radially inner end portion of the blade shape portion And an end wall located at at least one of the outer end portions, and a corner portion that smoothly connects the blade shape portion and the end wall, and the value of the radius of curvature at the surface of the corner portion is It is characterized by decreasing from the leading edge to the trailing edge of the wing shape portion.

本発明によれば、コーナ部における曲率半径の値は、前縁から後縁に向かって減少するため、翼形状部における前縁側には、後縁側と比較して曲率半径の大きなコーナ部が設けられることになり、翼周りの二次流れの形成が抑制される。
一方、後縁側には、前縁側と比較して曲率半径の小さなコーナ部が設けられているため、後縁損失の増加が防止される。
According to the present invention, since the value of the radius of curvature at the corner portion decreases from the leading edge toward the trailing edge, a corner portion having a larger radius of curvature than the trailing edge side is provided on the leading edge side of the wing shape portion. As a result, the formation of a secondary flow around the wing is suppressed.
On the other hand, since the corner portion having a smaller radius of curvature than the front edge side is provided on the trailing edge side, an increase in trailing edge loss is prevented.

上記発明においては、前記前縁における前記コーナ部の曲率半径の値は、前記後縁における前記コーナ部の曲率半径の値に対して、約1.5倍から約4倍の範囲内の値であることが望ましい。   In the above invention, the value of the radius of curvature of the corner portion at the leading edge is a value within the range of about 1.5 to about 4 times the value of the radius of curvature of the corner portion at the trailing edge. It is desirable to be.

本発明によれば、後縁におけるコーナ部の曲率半径に対して、前縁におけるコーナ部の曲率半径の値を、約1.5倍から約4倍の範囲内の値とすることで、二次流れの形成をより確実に抑制するとともに、コーナ部の大型化が抑制されることにより翼の大型化を抑制することができる。
さらに、前縁におけるコーナ部の曲率半径の値は、後縁におけるコーナ部の曲率半径の値に対して、約2倍から約3倍の範囲内の値であることがより好ましい。このような値とすることで、二次流れの形成をさらに確実に抑制するとともに、翼の大型化を抑制することができる。
According to the present invention, the value of the radius of curvature of the corner portion at the leading edge is set to a value within the range of about 1.5 to about 4 times the radius of curvature of the corner portion at the trailing edge. The formation of the next flow can be more reliably suppressed, and the increase in the size of the corner portion can be suppressed, whereby the increase in the size of the blade can be suppressed.
Further, the value of the radius of curvature of the corner portion at the leading edge is more preferably a value within a range of about 2 to about 3 times the value of the radius of curvature of the corner portion at the trailing edge. By setting it as such a value, while forming a secondary flow more reliably, it can suppress the enlargement of a wing | blade.

上記発明においては、前記翼形状部における凹状曲面では、前記前縁から前記後縁に向かって、前記コーナ部の曲率半径の値が減少し、前記翼形状部における凸状曲面では、前記前縁から、隣接する翼形状部との間隔が最も狭くなる凸側中間部に向かって、前記コーナ部の曲率半径の値が減少し、前記凸側中間部から前記後縁まで、前記コーナ部の曲率半径の値が略一定であることが望ましい。   In the above invention, in the concave curved surface in the wing shape portion, the value of the radius of curvature of the corner portion decreases from the front edge toward the rear edge, and in the convex curved surface in the wing shape portion, the front edge From the convex side intermediate part to the convex intermediate part where the distance between adjacent wing-shaped parts is the narrowest, and the curvature of the corner part decreases from the convex intermediate part to the trailing edge. It is desirable that the value of the radius is substantially constant.

本発明によれば、凸状曲面におけるコーナ部の曲率半径の値を、凸側中間部からから後縁までの間は略一定とすることで、凸側中間部からから後縁までの間における流体流れの乱れが抑制される。凸側中間部からから後縁までの間は、隣接する翼形状部と対向する前縁から凸側中間部までの領域とは異なり、開放された領域である。この領域におけるコーナ部の曲率半径は後縁損失に影響を与えるため、凸側中間部から後縁に至るまで、曲率半径の値を減少後の値で略一定とし、後縁損失の増大が防止される。
一方で、凸状曲面におけるコーナ部の曲率半径の値を、前縁から凸側中間部までの間は減少しているため、翼周りにおける二次流れの形成が抑制される。
According to the present invention, the value of the radius of curvature of the corner portion on the convex curved surface is substantially constant between the convex side intermediate portion and the rear edge, so that the distance between the convex side intermediate portion and the rear edge is constant. Disturbance of fluid flow is suppressed. The region from the convex intermediate portion to the trailing edge is an open region, unlike the region from the leading edge to the convex intermediate portion facing the adjacent wing-shaped portion. Since the radius of curvature of the corner in this region affects the trailing edge loss, the value of the radius of curvature is made substantially constant from the convex middle part to the trailing edge to prevent the trailing edge loss from increasing. Is done.
On the other hand, since the value of the radius of curvature of the corner portion on the convex curved surface is reduced from the leading edge to the convex intermediate portion, the formation of secondary flow around the blade is suppressed.

上記発明においては、前記凸状曲面における前記凸側中間部の位置は、前記凸状曲面と前記隣接する翼形状部との間隔に基づいて前記前縁側または前記後縁側に移動し、前記凸状曲面における前記コーナ部の曲率半径の値は、前記前縁から最も前記前縁に接近した前記凸側中間部の位置に向かって、前記コーナ部の曲率半径の値が減少し、最も前記前縁に接近した前記凸側中間部から前記後縁まで、前記コーナ部の曲率半径の値が略一定であることが望ましい。   In the above invention, the position of the convex intermediate portion on the convex curved surface moves to the leading edge side or the trailing edge side based on the interval between the convex curved surface and the adjacent wing shape portion, and the convex shape The value of the radius of curvature of the corner portion on the curved surface is such that the value of the radius of curvature of the corner portion decreases from the front edge toward the position of the convex middle portion closest to the front edge, It is desirable that the value of the radius of curvature of the corner portion is substantially constant from the convex intermediate portion approaching to the rear edge.

本発明によれば、凸状曲面と隣接する翼形状部との間隔を、例えば、設計許容範囲の最小間隔にした場合、凸側中間部は前縁に最も接近した位置に移動する。このような場合であっても、前縁に最も接近した凸側中間部から後縁に至るまで、コーナ部に係る曲率半径の値を、後縁のコーナ部に係る曲率半径の値で略一定とすることができ、後縁損失の増大が防止される。   According to the present invention, when the interval between the convex curved surface and the adjacent wing shape portion is set to the minimum interval of the design allowable range, for example, the convex intermediate portion moves to the position closest to the front edge. Even in such a case, the value of the radius of curvature related to the corner portion is substantially constant from the value of the radius of curvature related to the corner portion of the trailing edge from the convex intermediate portion closest to the leading edge to the trailing edge. And an increase in trailing edge loss is prevented.

一方、凸状曲面と隣接する翼形状部との間隔が、上述の最小間隔よりも広い間隔の場合には、凸側中間部は後縁側に移動する。ここで、コーナ部に係る曲率半径の値は、前縁に最も接近した凸側中間部から後縁に至るまで、後縁のコーナ部に係る曲率半径の値であるから、凸状曲面と隣接する翼形状部との間隔が最小間隔から広くなっても、凸側中間部から後縁に至るまで、コーナ部に係る曲率半径の値を、常に後縁のコーナ部に係る曲率半径の値で略一定にでき、後縁損失の増大が防止される。   On the other hand, when the distance between the convex curved surface and the adjacent blade-shaped part is wider than the above-mentioned minimum distance, the convex intermediate part moves to the trailing edge side. Here, the value of the radius of curvature according to the corner portion is the value of the radius of curvature according to the corner portion of the trailing edge from the convex intermediate portion closest to the leading edge to the trailing edge. Even if the distance from the wing-shaped part to be increased from the minimum distance, the value of the radius of curvature related to the corner part is always the value of the radius of curvature related to the corner part of the trailing edge from the convex intermediate part to the trailing edge. It can be made substantially constant, and an increase in trailing edge loss is prevented.

上記発明においては、前記翼形状部における凹状曲面および凸状曲面では、前記前縁から前記後縁に向かって、前記コーナ部の曲率半径の値が単調に減少することが望ましい。   In the above invention, it is desirable that the value of the radius of curvature of the corner portion monotonously decreases from the front edge toward the rear edge on the concave curved surface and the convex curved surface in the wing shape portion.

本発明によれば、例えば、本発明の翼を種々の回転機械に適用する際に、それぞれの回転機械において翼の性能を発揮させるために、翼を径方向に沿う軸線を中心に回転させて配置することにより、凸側中間部の位置が前縁側または後縁側に移動しても、前縁から角度変更後に係る凸側中間部に向かって、コーナ部の曲率半径の値は減少しつづける。そのため、本発明の翼では、凸側中間部の位置が前縁側または後縁側に移動する場合であっても、使用する翼を変更することなく、翼周りにおける二次流れの形成を抑制できる。   According to the present invention, for example, when the blades of the present invention are applied to various rotating machines, the blades are rotated around an axis along the radial direction in order to exert the performance of the blades in each rotating machine. By disposing, even if the position of the convex intermediate portion moves to the front edge side or the rear edge side, the value of the radius of curvature of the corner portion continues to decrease from the front edge toward the convex intermediate portion after the angle change. Therefore, in the blade of the present invention, even if the position of the convex intermediate portion moves to the front edge side or the rear edge side, the formation of the secondary flow around the blade can be suppressed without changing the blade to be used.

上記発明においては、前記コーナ部における曲率半径の値の変化率が連続していることが望ましい。   In the said invention, it is desirable that the rate of change of the value of the radius of curvature at the corner portion is continuous.

本発明によれば、コーナ部における曲率半径の値が連続的に滑らかに変化するため、曲率半径の値が不連続な場合と比較して、コーナ部近傍の流体流れが乱れにくくなる。そのため、本発明の翼では後縁損失の増大が防止される。   According to the present invention, the value of the radius of curvature at the corner changes continuously and smoothly, so that the fluid flow in the vicinity of the corner is less likely to be disturbed than when the value of the radius of curvature is discontinuous. Therefore, the trailing edge loss is prevented from increasing in the blade of the present invention.

本発明の回転機械の翼によれば、翼形状部における前縁側には、後縁側と比較して曲率半径の大きなコーナ部が設けられることになり、翼周りの二次流れの形成が抑制されるという効果を奏する。一方で、後縁側には、前縁側と比較して曲率半径の小さなコーナ部が設けられているため、後縁損失の増加が防止されるという効果を奏する。   According to the blade of the rotating machine of the present invention, a corner portion having a larger radius of curvature than the trailing edge side is provided on the leading edge side in the blade shape portion, and the formation of a secondary flow around the blade is suppressed. There is an effect that. On the other hand, since the corner portion having a smaller radius of curvature than the front edge side is provided on the trailing edge side, an effect of preventing an increase in trailing edge loss is achieved.

〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態に係る翼ついて図1から図3を参照して説明する。
本実施形態では、本発明の翼を、蒸気タービンやガスタービンなどのターボ機械(回転機械)に用いられるタービン翼に適用して説明するが、タービン翼に限られることなく、コンプレッサ翼に適用することもでき、特に限定するものではない。
図1は、本実施形態に係るタービン翼の概略を説明する断面図である。
[First Embodiment]
The wing according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
In this embodiment, the blade of the present invention is applied to a turbine blade used in a turbomachine (rotary machine) such as a steam turbine or a gas turbine. However, the blade is not limited to the turbine blade, and is applied to a compressor blade. There is no particular limitation.
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the outline of a turbine blade according to the present embodiment.

タービン翼(翼)1は、図1に示すように、ターボ機械(回転機械)の回転軸線(図示せず)を中心として環状に並んだ翼列を形成する翼であって、回転軸線を中心として回転する動翼および回転しない静翼の少なくとも一方に用いられる翼である。
タービン翼1には、径方向に沿って延びる断面形状が翼形状の翼形状部2と、翼形状部2の径方向内側の端部および外側の端部の少なくとも一方に位置するエンドウォール3と、翼形状部2とエンドウォール3とを滑らかに繋ぐコーナ部4と、が設けられている。
なお、図1において、コーナ部4は、エンドウォール3からの高さを示す等高線でその形状を示されている。
As shown in FIG. 1, the turbine blade (blade) 1 is a blade that forms a cascade of blades arranged in a ring around a rotation axis (not shown) of a turbomachine (rotary machine). As a blade used for at least one of a rotating blade and a non-rotating stationary blade.
The turbine blade 1 includes a blade-shaped portion 2 having a blade-shaped cross section extending in the radial direction, and an end wall 3 positioned at least one of the radially inner end and the outer end of the blade-shaped portion 2. A corner portion 4 that smoothly connects the wing shape portion 2 and the end wall 3 is provided.
In FIG. 1, the corner portion 4 is indicated by a contour line indicating the height from the end wall 3.

翼形状部2は周囲に空気などの流体が流れるものであって、本実施形態では、流体流れから回転駆動力を発生させるものである。一方、本発明の翼をコンプレッサ翼として用いる場合には、回転駆動されることにより流体流れを圧縮するものである。
翼形状部2には、流体流れに対する最も上流側に位置する前縁5と、最も下流側に位置する後縁6と、前縁5および後縁6を繋ぐ凸状に湾曲した曲面である背側面(凸状曲面)7、凹状に湾曲した曲面である腹側面(凹状曲面)8と、が設けられている。
The wing-shaped part 2 is a part in which a fluid such as air flows, and in this embodiment, a rotational driving force is generated from the fluid flow. On the other hand, when the blade of the present invention is used as a compressor blade, the fluid flow is compressed by being driven to rotate.
The blade-shaped portion 2 includes a leading edge 5 located on the most upstream side with respect to the fluid flow, a trailing edge 6 located on the most downstream side, and a spine that is a curved surface curved in a convex shape connecting the leading edge 5 and the trailing edge 6. A side surface (convex curved surface) 7 and a ventral side surface (concave curved surface) 8 which is a curved surface curved in a concave shape are provided.

翼列を形成したタービン翼1の翼形状部2の間は、流体が流れる流路9(パッセージ)であり、流路9の流路断面積は上流側から下流側に向かって徐々に狭くなっている。流路9の流路断面積が最も狭くなるスロートは、翼形状部2の背側面7と、隣接する翼形状部2の後縁6との間に形成されている。ここで、隣接する翼形状部2の後縁6とともにスロートを形成する背側面7の位置をスロート位置(凸側中間部)10と表記する。スロート位置10は、言い換えると、背側面7のうち、隣接する翼形状部2の後縁6に最も近く、後縁6に対向する位置として特定される。   Between the blade shape portions 2 of the turbine blade 1 forming the blade row is a flow path 9 (passage) through which fluid flows, and the flow path cross-sectional area of the flow path 9 gradually becomes narrower from the upstream side toward the downstream side. ing. The throat having the narrowest channel cross-sectional area of the channel 9 is formed between the back side surface 7 of the wing-shaped portion 2 and the trailing edge 6 of the adjacent wing-shaped portion 2. Here, the position of the back side surface 7 that forms the throat together with the trailing edge 6 of the adjacent wing-shaped portion 2 is referred to as a throat position (convex side intermediate portion) 10. In other words, the throat position 10 is specified as a position on the back side surface 7 that is closest to the rear edge 6 of the adjacent wing-shaped portion 2 and faces the rear edge 6.

エンドウォール3は、翼形状部2に対して略直交する方向、言い換えると周方向に延びる壁面であって、タービン翼1の間を流れる流体流路を構成する壁面の一部を形成するものである。エンドウォール3は、翼形状部2における径方向内側の端部および外側の端部の少なくとも一方に設けられている。言い換えると、エンドウォール3は、少なくとも翼形状部2におけるハブ側端部に設けられ、場合によってはチップ側端部に設けられていてもよく、特に限定するものではない。   The end wall 3 is a wall surface extending in a direction substantially perpendicular to the blade-shaped portion 2, in other words, in the circumferential direction, and forms a part of the wall surface constituting the fluid flow path that flows between the turbine blades 1. is there. The end wall 3 is provided on at least one of the radially inner end and the outer end of the wing-shaped portion 2. In other words, the end wall 3 is provided at least at the hub side end portion in the wing-shaped portion 2, and may be provided at the tip side end portion in some cases, and is not particularly limited.

図2は、図1のコーナ部における曲率半径の変化を説明するグラフである。
コーナ部4は、翼形状部2とエンドウォール3との間に設けられ、翼形状部2とエンドウォール3とを滑らかに繋ぐ表面を有する肉盛部である。
コーナ部4の表面は、径方向に沿って延びる面で切断した断面視において、所定の曲率半径で凹状に湾曲した曲面に形成されている。コーナ部4に係る曲率半径の値は、図1および図2に示すように、前縁5におけるコーナ部4に係る曲率半径の値R1が最も大きく、後縁6におけるコーナ部4に係る曲率半径の値R2が最も小さくなっている。
曲率半径の値R1は、曲率半径の値R2に対して約1.5倍から約4倍の範囲内の値であることが好ましく、さらには、約2倍から約3倍の範囲内の値であることがより好ましい。
FIG. 2 is a graph for explaining a change in the radius of curvature at the corner of FIG.
The corner portion 4 is a built-up portion that is provided between the wing shape portion 2 and the end wall 3 and has a surface that smoothly connects the wing shape portion 2 and the end wall 3.
The surface of the corner portion 4 is formed in a curved surface that is curved in a concave shape with a predetermined radius of curvature in a cross-sectional view cut along a surface extending along the radial direction. As shown in FIGS. 1 and 2, the value of the radius of curvature according to the corner portion 4 is the largest value R1 of the radius of curvature according to the corner portion 4 at the leading edge 5, and the radius of curvature according to the corner portion 4 at the trailing edge 6. Value R2 is the smallest.
The radius of curvature value R1 is preferably a value in the range of about 1.5 times to about 4 times the radius of curvature value R2, and more preferably a value in the range of about 2 times to about 3 times. It is more preferable that

翼形状部2の腹側面8におけるコーナ部4に係る曲率半径の値は、図2に示すように、前縁5から後縁6に向かって、前縁5における曲率半径の値R1から後縁における曲率半径の値R2まで単調に減少している。
一方、背側面7におけるコーナ部4に係る曲率半径の値は、前縁5からスロート位置10に向かって、前縁5における曲率半径の値R1から後縁における曲率半径の値R2まで単調に減少し、その後、スロート位置10から後縁6まで値R2で略一定となっている。
As shown in FIG. 2, the value of the curvature radius of the corner portion 4 on the ventral side surface 8 of the wing-shaped portion 2 is from the leading edge 5 toward the trailing edge 6 and from the curvature radius value R1 of the leading edge 5 to the trailing edge. It decreases monotonously to the radius of curvature value R2.
On the other hand, the value of the radius of curvature of the corner portion 4 on the back side surface 7 monotonously decreases from the value R1 of the curvature radius at the leading edge 5 to the value R2 of the curvature radius at the trailing edge from the leading edge 5 toward the throat position 10. Thereafter, the value R2 is substantially constant from the throat position 10 to the trailing edge 6.

次に、上記の構成からなるタービン翼1における作用について説明する。
本実施形態に係るタービン翼1からなる翼列に前縁5側から流入した流体流れは、翼列間の流路9に流入し、翼形状部2の周囲を後縁6側に向かって流れる。
Next, the effect | action in the turbine blade 1 which consists of said structure is demonstrated.
The fluid flow that has flowed into the blade row composed of the turbine blades 1 according to the present embodiment from the front edge 5 side flows into the flow path 9 between the blade rows, and flows around the blade shape portion 2 toward the rear edge 6 side. .

流路9の前半部、つまり前縁5付近では、コーナ部4の曲率半径が大きい(R1)ため、流れの巻き上がりである2次流れの発生が抑制される。
その後、流路9における前縁5とスロート位置10との間(背側面7から見た場合)、あるいは、前縁5と後縁6との間(腹側面8から見た場合)である中間領域では、コーナ部4に係る曲率半径の値が単調に減少するため、翼形状部2に沿う流体の流れが乱されにくい。
In the first half of the flow path 9, that is, in the vicinity of the front edge 5, the radius of curvature of the corner portion 4 is large (R1).
After that, the middle of the flow path 9 between the front edge 5 and the throat position 10 (when viewed from the back side surface 7) or between the front edge 5 and the rear edge 6 (when viewed from the ventral side surface 8). In the region, the value of the radius of curvature related to the corner portion 4 monotonously decreases, so that the fluid flow along the blade shape portion 2 is not easily disturbed.

背側面7におけるスロート位置10から後縁6までの領域(uncovered領域)、言い換えると、隣接する翼形状部2との間で流路9を形成しない開放された空間と対向した領域では、コーナ部4の曲率半径の値が変化しないため、この領域に沿う流体の流れは乱されにくい。さらに、この領域におけるコーナ部4に係る曲率半径の値は、後縁6のコーナ部4に係る曲率半径の値R2と略同一であるため、翼形状部2の下流側に形成される流速欠損の拡大が防止される。   In the region from the throat position 10 to the rear edge 6 (uncovered region) on the back side surface 7, in other words, in the region facing the open space that does not form the flow path 9 between the adjacent wing-shaped portions 2, the corner portion Since the value of the radius of curvature of 4 does not change, the fluid flow along this region is unlikely to be disturbed. Furthermore, since the value of the radius of curvature related to the corner portion 4 in this region is substantially the same as the value of the radius of curvature R2 related to the corner portion 4 of the trailing edge 6, the flow velocity deficit formed on the downstream side of the blade-shaped portion 2 Is prevented from expanding.

次に、本実施形態に係るタービン翼1におけるエネルギ損失の低減効果について説明する。
図3は、図1のタービン翼におけるエネルギ損失を説明するグラフである。図3において、横軸は翼高さを表し、縦軸はエネルギ損失を表している。
横軸の翼高さは、タービン翼1の径方向の長さを基準として、両端部を0%および100%として表されている。縦軸のエネルギ損失は、翼高さが50%におけるエネルギ損失を基準として無次元化して表されている。
Next, the effect of reducing energy loss in the turbine blade 1 according to the present embodiment will be described.
FIG. 3 is a graph illustrating energy loss in the turbine blade of FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents blade height, and the vertical axis represents energy loss.
The blade height on the horizontal axis is represented by 0% and 100% at both ends with reference to the radial length of the turbine blade 1. The energy loss on the vertical axis is expressed as dimensionless with reference to the energy loss at a blade height of 50%.

本実施形態のタービン翼1におけるエネルギ損失は、図3における実線のグラフで表されている。一方で、コーナ部4を設けていないタービン翼におけるエネルギ損失は、図3における点線のグラフで表されている。さらに、コーナ部4に係る曲率半径の値が、翼形状部の全周にわたって一定なタービン翼におけるエネルギ損失は、図3における1点鎖線のグラフで表されている。   The energy loss in the turbine blade 1 of the present embodiment is represented by a solid line graph in FIG. On the other hand, the energy loss in the turbine blade not provided with the corner portion 4 is represented by a dotted line graph in FIG. Furthermore, the energy loss in the turbine blade in which the value of the radius of curvature related to the corner portion 4 is constant over the entire circumference of the blade shape portion is represented by a one-dot chain line graph in FIG.

ここで説明しているエネルギ損失は、以下の式により求められている。
(エネルギ損失)=(入口全圧−出口全圧)/(出口全圧−出口静圧)
入口全圧は、タービン翼1の上流における流体流れの全圧であり、出口全圧は、タービン翼1の下流における流体流れの全圧である、出口静圧は、タービン翼1の下流における流体流れの静圧である。
The energy loss described here is obtained by the following equation.
(Energy loss) = (total inlet pressure-total outlet pressure) / (total outlet pressure-static outlet pressure)
The inlet total pressure is the total pressure of the fluid flow upstream of the turbine blade 1, the outlet total pressure is the total pressure of the fluid flow downstream of the turbine blade 1, and the outlet static pressure is the fluid downstream of the turbine blade 1. The static pressure of the flow.

図3から分かるように、コーナ部4がないタービン翼では、翼高さが10%および90%のところで、2次流れによる2次ロスSLが発生している。また、コーナ部4に係る曲率半径の値が一定なタービン翼では、2次ロスが低減しているが、エンドウォール3の近傍、つまり翼高さが0%および100%の近傍におけるエネルギ損失が増加している。
一方で、本実施形態のタービン翼では、2次ロスSLの発生が抑制されているとともに、エンドウォール3の近傍におけるエネルギ損失も抑制されていることが示されている。
As can be seen from FIG. 3, in the turbine blade without the corner portion 4, the secondary loss SL due to the secondary flow occurs when the blade height is 10% and 90%. Further, in the turbine blade having a constant radius of curvature according to the corner 4, the secondary loss is reduced, but the energy loss in the vicinity of the end wall 3, that is, in the vicinity of the blade height of 0% and 100%. It has increased.
On the other hand, in the turbine blade of the present embodiment, it is shown that generation of the secondary loss SL is suppressed and energy loss in the vicinity of the end wall 3 is also suppressed.

上記の構成によれば、コーナ部4における曲率半径の値は、前縁5から後縁6に向かって減少するため、翼形状部2における前縁5側には、後縁6側と比較して曲率半径の大きなコーナ部4が設けられることになり、タービン翼1周りの二次流れの形成が抑制される。
一方、後縁6側には、前縁5側と比較して曲率半径の小さなコーナ部4が設けられているため、後縁損失の増加が防止される。
According to the above configuration, the value of the radius of curvature in the corner portion 4 decreases from the leading edge 5 toward the trailing edge 6, so that the leading edge 5 side in the wing shape portion 2 is compared with the trailing edge 6 side. Therefore, the corner portion 4 having a large curvature radius is provided, and the formation of the secondary flow around the turbine blade 1 is suppressed.
On the other hand, since the corner portion 4 having a smaller radius of curvature than the front edge 5 side is provided on the trailing edge 6 side, an increase in trailing edge loss is prevented.

後縁6におけるコーナ部4の曲率半径の値R2に対して、前縁5におけるコーナ部4の曲率半径の値R1を、約1.5倍から約4倍の範囲内の値とすることで、二次流れの形成をより確実に抑制するとともに、コーナ部4の大型化が抑制されることによりタービン翼1の大型化を抑制することができる。
さらに、前縁5におけるコーナ部4の曲率半径の値R1は、後縁6におけるコーナ部4の曲率半径の値R2に対して、約2倍から約3倍の範囲内の値であることがより好ましい。このような値とすることで、二次流れの形成をさらに確実に抑制するとともに、タービン翼1の大型化を抑制することができる。
By setting the value R1 of the radius of curvature of the corner 4 at the leading edge 5 to a value within the range of about 1.5 to about 4 times the value R2 of the radius of curvature of the corner 4 at the trailing edge 6. Further, the formation of the secondary flow can be more reliably suppressed, and the increase in size of the turbine blade 1 can be suppressed by suppressing the increase in size of the corner portion 4.
Further, the value R1 of the radius of curvature of the corner portion 4 at the leading edge 5 is a value within a range of about 2 to about 3 times the value R2 of the radius of curvature of the corner portion 4 at the trailing edge 6. More preferred. By setting it as such a value, while forming secondary flow more reliably, the enlargement of the turbine blade 1 can be suppressed.

背側面7におけるコーナ部4の曲率半径の値を、スロート位置10からから後縁6までの間は略一定の値R2とすることで、スロート位置10からから後縁6までの間における流体流れの乱れが抑制される。スロート位置10からから後縁6までの間は、隣接する翼形状部2と対向する前縁5からスロート位置10までの領域とは異なり、開放された領域であり、この領域におけるコーナ部4の曲率半径は後縁損失に影響を与えるため、スロート位置10から後縁6に至るまで、曲率半径の値を減少後の値R2で略一定とし、後縁損失の増大が防止される。
一方で、背側面7におけるコーナ部4の曲率半径の値を、前縁5からスロート位置10までの間は減少しているため、タービン翼1周りにおける二次流れの形成が抑制される。
The value of the radius of curvature of the corner portion 4 on the back side surface 7 is set to a substantially constant value R2 from the throat position 10 to the rear edge 6 so that the fluid flow between the throat position 10 and the rear edge 6 is achieved. Disturbance is suppressed. The area from the throat position 10 to the rear edge 6 is an open area, unlike the area from the front edge 5 to the throat position 10 facing the adjacent wing-shaped part 2, and the corner part 4 in this area is open. Since the radius of curvature affects the trailing edge loss, from the throat position 10 to the trailing edge 6, the value of the radius of curvature is made substantially constant at the reduced value R2, thereby preventing the trailing edge loss from increasing.
On the other hand, since the value of the radius of curvature of the corner portion 4 on the back side surface 7 is reduced from the leading edge 5 to the throat position 10, the formation of the secondary flow around the turbine blade 1 is suppressed.

〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について図4および図5を参照して説明する。
本実施形態のタービン翼の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、コーナ部に係る曲率半径が異なっている。よって、本実施形態においては、図4および図5を用いてコーナ部に係る曲率半径のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図4は、本実施形態に係るタービン翼の構成を説明する断面図である。図5は、図4のコーナ部における曲率半径の値の変化を説明するグラフである。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the turbine blade of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but differs from the first embodiment in the radius of curvature related to the corner portion. Therefore, in this embodiment, only the curvature radius concerning a corner part is demonstrated using FIG.4 and FIG.5, and description of another component etc. is abbreviate | omitted.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the turbine blade according to the present embodiment. FIG. 5 is a graph for explaining a change in the value of the radius of curvature in the corner portion of FIG.
In addition, about the component same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態に係るタービン翼(翼)101の翼形状部2の背側面7におけるコーナ部104に係る曲率半径の値は、図4および図5に示すように、前縁5から後縁6に向かって、前縁5における曲率半径の値R1から後縁における曲率半径の値R2まで単調に減少している。
一方、腹側面8におけるコーナ部104に係る曲率半径の値は、第1の実施形態と同様に、前縁5から後縁6に向かって、前縁5における曲率半径の値R1から後縁における曲率半径の値R2まで単調に減少している。
As shown in FIGS. 4 and 5, the value of the curvature radius of the corner portion 104 in the back side surface 7 of the blade shape portion 2 of the turbine blade (blade) 101 according to the present embodiment is changed from the leading edge 5 to the trailing edge 6. On the other hand, the radius of curvature R1 at the leading edge 5 decreases monotonously from the radius of curvature R2 at the trailing edge.
On the other hand, the value of the radius of curvature related to the corner portion 104 on the ventral side surface 8 is from the value R1 of the radius of curvature at the leading edge 5 toward the trailing edge 6 from the leading edge 5 to the trailing edge, as in the first embodiment. The value decreases monotonously to the radius of curvature R2.

次に、上記の構成からなるタービン翼101における作用について説明する。
図4に示すように、本実施形態に係るタービン翼101からなる翼列に前縁5側から流入した流体流れは、第1の実施形態と同様に、翼列間の流路9に流入し、翼形状部2の周囲を後縁6側に向かって流れる。
Next, the effect | action in the turbine blade 101 which consists of said structure is demonstrated.
As shown in FIG. 4, the fluid flow that has flowed into the blade row composed of the turbine blades 101 according to the present embodiment from the front edge 5 side flows into the flow path 9 between the blade rows as in the first embodiment. And flows around the wing-shaped portion 2 toward the trailing edge 6 side.

流路9の前半部、つまり前縁5付近では、コーナ部104の曲率半径が大きいため、流れの巻き上がりである2次流れの発生が抑制される。
その後、流路9における前縁5とスロート位置10との間(背側面7から見た場合)、あるいは、前縁5と後縁6との間(腹側面8から見た場合)である中間領域では、コーナ部104に係る曲率半径の値が単調に減少するため、翼形状部2に沿う流体の流れが乱されにくい。
In the first half of the flow path 9, that is, in the vicinity of the front edge 5, the corner portion 104 has a large radius of curvature, so that the generation of a secondary flow that is a flow roll-up is suppressed.
After that, the middle of the flow path 9 between the front edge 5 and the throat position 10 (when viewed from the back side surface 7) or between the front edge 5 and the rear edge 6 (when viewed from the ventral side surface 8). In the region, the value of the radius of curvature related to the corner portion 104 monotonously decreases, so that the fluid flow along the blade shape portion 2 is not easily disturbed.

背側面7におけるスロート位置10から後縁6までの領域では、コーナ部104の曲率半径の値がR2まで単調に減少するため、この領域に沿う流体の流れは乱されにくい。さらに、後縁6のコーナ部104に係る曲率半径の値は、第1の実施形態と同様に、R2であるため、翼形状部2の下流側に形成される流速欠損の拡大が防止される。   In the region from the throat position 10 to the rear edge 6 on the back side surface 7, the value of the radius of curvature of the corner portion 104 monotonously decreases to R2, so that the fluid flow along this region is hardly disturbed. Further, since the value of the radius of curvature related to the corner portion 104 of the trailing edge 6 is R2 as in the first embodiment, expansion of the flow velocity deficit formed on the downstream side of the blade shape portion 2 is prevented. .

上記の構成によれば、例えば、本実施形態のタービン翼101を蒸気タービンなどの種々の回転機械に適用する際に、それぞれの回転機械においてタービン翼101の性能を発揮させるために、タービン翼101を径方向に沿う軸線を中心に回転させて配置しても、言い換えると、スロート位置10の位置が前縁5側または後縁6側に移動して、スロートにおける流路面積が変更されても、前縁5から角度変更後に係るスロート位置10に向かって、コーナ部104の曲率半径の値は減少しつづける。そのため、本実施形態に係るタービン翼101では、スロート位置10の位置が前縁5側または後縁6側に移動する場合であっても、使用するタービン翼101を変更することなく、タービン翼101周りにおける二次流れの形成を抑制できる。   According to the above configuration, for example, when the turbine blade 101 of the present embodiment is applied to various rotating machines such as a steam turbine, the turbine blade 101 is used to exhibit the performance of the turbine blade 101 in each rotating machine. Even if the position of the throat position 10 is moved to the front edge 5 side or the rear edge 6 side and the flow path area in the throat is changed. The value of the radius of curvature of the corner portion 104 continues to decrease from the front edge 5 toward the throat position 10 after the angle change. Therefore, in the turbine blade 101 according to the present embodiment, even when the throat position 10 moves to the front edge 5 side or the rear edge 6 side, the turbine blade 101 is used without changing the turbine blade 101 to be used. The formation of the secondary flow around can be suppressed.

〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態について図6および図7を参照して説明する。
本実施形態のタービン翼の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、コーナ部に係る曲率半径が異なっている。よって、本実施形態においては、図6および図7を用いてコーナ部に係る曲率半径のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図6は、本実施形態に係るタービン翼の構成を説明する断面図である。図7は、図6のコーナ部における曲率半径の値の変化を説明するグラフである。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the turbine blade of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but differs from the first embodiment in the radius of curvature related to the corner portion. Therefore, in this embodiment, only the curvature radius concerning a corner part is demonstrated using FIG. 6 and FIG. 7, and description of other components is abbreviate | omitted.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the turbine blade according to the present embodiment. FIG. 7 is a graph for explaining a change in the value of the radius of curvature in the corner portion of FIG.
In addition, about the component same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

タービン翼(翼)201には、図6に示すように、径方向に沿って延びる断面形状が翼形状の翼形状部2と、翼形状部2の径方向内側の端部および外側の端部の少なくとも一方に位置するエンドウォール3と、翼形状部2とエンドウォール3とを滑らかに繋ぐコーナ部204と、が設けられている。   As shown in FIG. 6, the turbine blade (blade) 201 includes a blade-shaped portion 2 having a blade-shaped cross-section extending along the radial direction, and a radially inner end and an outer end of the blade-shaped portion 2. The end wall 3 located at at least one of the above, and a corner portion 204 that smoothly connects the wing-shaped portion 2 and the end wall 3 are provided.

ここで、本実施形態のタービン翼201を蒸気タービンなどの種々の回転機械に適用する際に、それぞれの回転機械においてタービン翼201の性能を発揮させるために、タービン翼201を径方向に沿う軸線を中心に回転させて配置されるため、流路9の流路断面積が最も狭くなるスロートの位置は、前縁5側または後縁6側に移動する。つまり、スロート位置10は、前縁5側または後縁6側に移動する。   Here, when the turbine blade 201 of the present embodiment is applied to various rotating machines such as a steam turbine, the axis of the turbine blade 201 along the radial direction is used to exhibit the performance of the turbine blade 201 in each rotating machine. Therefore, the position of the throat where the flow path cross-sectional area of the flow path 9 is the smallest moves to the front edge 5 side or the rear edge 6 side. That is, the throat position 10 moves to the front edge 5 side or the rear edge 6 side.

上述のタービン翼201の回転角度は、所定の範囲内に限定されるため、スロート位置10の移動範囲も所定の範囲内に限定される。具体的には、スロートにおける流路9の流路面積が小さくなる方向にタービン翼201が回転して配置された場合には、スロート位置10は前縁5側に移動する。ここで、スロート位置10が最も前縁5に接近した位置をスロート位置10Fと定義する。   Since the rotation angle of the turbine blade 201 described above is limited to a predetermined range, the moving range of the throat position 10 is also limited to a predetermined range. Specifically, when the turbine blade 201 is rotated and arranged in a direction in which the flow path area of the flow path 9 in the throat becomes smaller, the throat position 10 moves to the front edge 5 side. Here, a position where the throat position 10 is closest to the front edge 5 is defined as a throat position 10F.

翼形状部2の背側面7におけるコーナ部204に係る曲率半径の値は、図7に示すように、前縁5からスロート位置10Fに向かって、前縁5における曲率半径の値R1から後縁における曲率半径の値R2まで単調に減少し、その後、スロート位置10Fからスロート位置10を経由して後縁6まで値R2で略一定となっている。
一方、腹側面8におけるコーナ部204に係る曲率半径の値は、前縁5から後縁6に向かって、前縁5における曲率半径の値R1から後縁における曲率半径の値R2まで単調に減少している。
As shown in FIG. 7, the value of the curvature radius of the corner portion 204 on the back side surface 7 of the wing-shaped portion 2 is from the curvature radius value R1 of the leading edge 5 toward the throat position 10F from the leading edge 5 to the trailing edge. It decreases monotonously to the radius of curvature value R2 at, and then becomes substantially constant at the value R2 from the throat position 10F to the trailing edge 6 via the throat position 10.
On the other hand, the value of the curvature radius of the corner portion 204 on the ventral side surface 8 decreases monotonously from the front edge 5 toward the rear edge 6 from the curvature radius value R1 at the front edge 5 to the curvature radius value R2 at the rear edge. is doing.

次に、上記の構成からなるタービン翼201における作用について説明する。
本実施形態に係るタービン翼201からなる翼列に前縁5側から流入した流体流れは、翼列間の流路9に流入し、翼形状部2の周囲を後縁6側に向かって流れる。
流路9の前半部、つまり前縁5付近では、コーナ部204の曲率半径が大きい(R1)ため、流れの巻き上がりである2次流れの発生が抑制される。
Next, the effect | action in the turbine blade 201 which consists of said structure is demonstrated.
The fluid flow that has flowed into the blade row comprising the turbine blades 201 according to the present embodiment from the front edge 5 side flows into the flow path 9 between the blade rows, and flows around the blade shape portion 2 toward the rear edge 6 side. .
In the first half of the flow path 9, that is, in the vicinity of the front edge 5, the radius of curvature of the corner portion 204 is large (R1).

流路9におけるスロートがスロート位置10に形成されている場合、流路9における前縁5とスロート位置10との間(背側面7から見た場合)において、コーナ部204に係る曲率半径の値は、前縁5からスロート位置10Fまで単調に減少し、スロート位置10Fからスロート位置10までは略一定の値R2となる。さらに、スロート位置10から後縁6の間におけるコーナ部204に係る曲率半径の値は、R2で略同一である。   When the throat in the flow path 9 is formed at the throat position 10, the value of the radius of curvature related to the corner portion 204 between the front edge 5 and the throat position 10 in the flow path 9 (as viewed from the back side surface 7). Decreases monotonically from the leading edge 5 to the throat position 10F, and has a substantially constant value R2 from the throat position 10F to the throat position 10. Further, the radius of curvature of the corner portion 204 between the throat position 10 and the trailing edge 6 is substantially the same at R2.

一方、流路9におけるスロートがスロート位置10Fに形成されている場合、流路9における前縁5とスロート位置10Fとの間(背側面7から見た場合)において、コーナ部204に係る曲率半径の値は、前縁5からスロート位置10Fまで単調に減少する。さらに、スロート位置10Fからスロート位置10を経由して後縁6までの間におけるコーナ部204に係る曲率半径の値は、R2で略同一である。   On the other hand, when the throat in the flow path 9 is formed at the throat position 10F, the radius of curvature of the corner portion 204 between the front edge 5 and the throat position 10F in the flow path 9 (as viewed from the back side surface 7). The value decreases monotonically from the leading edge 5 to the throat position 10F. Further, the value of the radius of curvature of the corner portion 204 from the throat position 10F to the trailing edge 6 via the throat position 10 is substantially the same at R2.

上記の構成によれば、背側面7と、隣接する翼形状部2との間隔を、例えば、設計許容範囲の最小間隔にした場合、スロート位置10は前縁5に最も接近した位置であるスロート位置10Fに移動する。このような場合であっても、前縁5に最も接近したスロート位置10Fから後縁6に至るまで、コーナ部204に係る曲率半径の値を、後縁のコーナ部204に係る曲率半径の値R2で略一定とすることができ、後縁損失の増大が防止される。   According to said structure, when the space | interval of the back side surface 7 and the adjacent wing | blade shape part 2 is made into the minimum space | interval of a design allowable range, for example, the throat position 10 is a throat which is a position closest to the front edge 5. Move to position 10F. Even in such a case, from the throat position 10F closest to the leading edge 5 to the trailing edge 6, the value of the curvature radius according to the corner portion 204 is the value of the curvature radius according to the corner portion 204 at the trailing edge. R2 can be substantially constant, and an increase in trailing edge loss is prevented.

一方、背側面7と、隣接する翼形状部2との間隔が、上述の最小間隔よりも広い間隔の場合には、スロート位置10は後縁6側に移動する。ここで、コーナ部204に係る曲率半径の値は、前縁5に最も接近したスロート位置10Fから後縁6に至るまで、後縁6のコーナ部204に係る曲率半径の値R2であるから、背側面7と隣接する翼形状部2との間隔が最小間隔から広くなっても、スロート位置10から後縁6に至るまで、コーナ部204に係る曲率半径の値を、常に後縁6のコーナ部204に係る曲率半径の値R2で略一定にでき、後縁損失の増大が防止される。   On the other hand, when the distance between the back side surface 7 and the adjacent wing shape portion 2 is wider than the above-described minimum distance, the throat position 10 moves to the trailing edge 6 side. Here, the value of the radius of curvature according to the corner portion 204 is the value R2 of the radius of curvature according to the corner portion 204 of the trailing edge 6 from the throat position 10F closest to the leading edge 5 to the trailing edge 6. Even if the distance between the back side surface 7 and the adjacent wing-shaped portion 2 is increased from the minimum distance, the radius of curvature of the corner portion 204 is always set to the corner of the trailing edge 6 from the throat position 10 to the trailing edge 6. The curvature radius value R2 of the portion 204 can be made substantially constant, and an increase in trailing edge loss is prevented.

〔第4の実施形態〕
次に、本発明の第4の実施形態について図8および図9を参照して説明する。
本実施形態のタービン翼の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、コーナ部に係る曲率半径が異なっている。よって、本実施形態においては、図8および図9を用いてコーナ部に係る曲率半径のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図8は、本実施形態に係るタービン翼の構成を説明する断面図である。図9は、図8のコーナ部における曲率半径の値の変化を説明するグラフである。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the turbine blade of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but differs from the first embodiment in the radius of curvature related to the corner portion. Therefore, in this embodiment, only the curvature radius concerning a corner part is demonstrated using FIG. 8 and FIG. 9, and description of other components etc. is abbreviate | omitted.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the turbine blade according to the present embodiment. FIG. 9 is a graph for explaining a change in the value of the radius of curvature in the corner portion of FIG.
In addition, about the component same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

タービン翼(翼)301には、図8に示すように、径方向に沿って延びる断面形状が翼形状の翼形状部2と、翼形状部2の径方向内側の端部および外側の端部の少なくとも一方に位置するエンドウォール3と、翼形状部2とエンドウォール3とを滑らかに繋ぐコーナ部304と、が設けられている。   As shown in FIG. 8, the turbine blade (blade) 301 includes a blade-shaped portion 2 having a blade-shaped cross section extending in the radial direction, and a radially inner end and an outer end of the blade-shaped portion 2. And an end wall 3 located at least one of the wing shape portion 2 and a corner portion 304 that smoothly connects the wing-shaped portion 2 and the end wall 3.

翼形状部2の背側面7におけるコーナ部304に係る曲率半径の値は、図9に示すように、前縁5からスロート位置10に向かって、前縁5における曲率半径の値R1から後縁における曲率半径の値R2まで連続して、言い換えると、曲率半径の値の変化率が連続した状態で減少している。具体的には、前縁5およびスロート位置10の近傍領域では曲率半径の値の変化率が小さく、前縁5とスロート位置10との中間では曲率半径の値が大きくなっている。
その後、スロート位置10から後縁6までの曲率半径の値はR2で略一定となっている。
As shown in FIG. 9, the value of the curvature radius of the corner portion 304 on the back side surface 7 of the wing-shaped portion 2 is from the curvature radius value R1 of the leading edge 5 toward the throat position 10 from the leading edge 5 to the trailing edge. In other words, the rate of change in the value of the radius of curvature continuously decreases until the value R2 of the radius of curvature in FIG. Specifically, the change rate of the value of the radius of curvature is small in the region near the leading edge 5 and the throat position 10, and the value of the radius of curvature is large in the middle between the leading edge 5 and the throat position 10.
Thereafter, the radius of curvature from the throat position 10 to the trailing edge 6 is substantially constant at R2.

一方、腹側面8におけるコーナ部304に係る曲率半径の値も同様に、前縁5から後縁6に向かって、前縁5における曲率半径の値R1から後縁における曲率半径の値R2まで連続して減少している。具体的には、前縁5および後縁6の近傍領域では曲率半径の値の変化率が小さく、前縁5と後縁6との中間では曲率半径の値が大きくなっている。   On the other hand, the value of the radius of curvature related to the corner 304 on the ventral side surface 8 is also continuously from the leading edge 5 toward the trailing edge 6 from the curvature radius value R1 at the leading edge 5 to the curvature radius value R2 at the trailing edge. It is decreasing. Specifically, the change rate of the value of the radius of curvature is small in the region near the leading edge 5 and the trailing edge 6, and the value of the curvature radius is large in the middle between the leading edge 5 and the trailing edge 6.

次に、上記の構成からなるタービン翼301における作用について説明する。
本実施形態に係るタービン翼301からなる翼列に前縁5側から流入した流体流れは、翼列間の流路9に流入し、翼形状部2の周囲を後縁6側に向かって流れる。
Next, the effect | action in the turbine blade 301 which consists of said structure is demonstrated.
The fluid flow that has flowed into the blade row composed of the turbine blades 301 according to the present embodiment from the front edge 5 side flows into the flow path 9 between the blade rows, and flows around the blade shape portion 2 toward the rear edge 6 side. .

前縁5の近傍におけるコーナ部304の曲率半径の値は、前縁5から離れるにともなって値R1から滑らかに小さくなるため、上述の第1の実施形態などと比較して、流体の流れは乱されにくい。
同様に、スロート部10の近傍におけるコーナ部304の曲率半径の値は、前縁5側からコーナ部304に近づくにともなって、滑らかに値R2まで小さくなるため、上述の第1の実施形態などと比較して、流体の流れは乱されにくい。
Since the value of the radius of curvature of the corner portion 304 in the vicinity of the front edge 5 is smoothly reduced from the value R1 as the distance from the front edge 5 increases, the fluid flow is smaller than that in the first embodiment described above. Hard to be disturbed.
Similarly, the value of the radius of curvature of the corner portion 304 in the vicinity of the throat portion 10 is smoothly reduced to the value R2 as it approaches the corner portion 304 from the front edge 5 side. Compared to, the fluid flow is less disturbed.

上記の構成によれば、コーナ部304における曲率半径の値が連続的に滑らかに変化するため、曲率半径の値が不連続な場合と比較して、コーナ部304近傍の流体流れ、特に前縁5やスロート位置10における流体流れが乱れにくくなる。そのため、本実施形態のタービン翼301では後縁損失の増大を防止することができる。   According to the above configuration, the value of the radius of curvature in the corner 304 changes continuously and smoothly, so that the fluid flow in the vicinity of the corner 304, particularly the leading edge, compared to the case where the value of the radius of curvature is discontinuous. 5 and the fluid flow at the throat position 10 are less likely to be disturbed. Therefore, the turbine blade 301 of this embodiment can prevent an increase in trailing edge loss.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明を蒸気タービンに適用して説明したが、この発明は蒸気タービンに限られることなく、ガスタービンなどの一般的なターボ機械全般に適用できるものである。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the steam turbine. However, the present invention is not limited to the steam turbine, and can be applied to general turbo machines such as a gas turbine. .

本発明の第1の実施形態に係るタービン翼の概略を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the outline of the turbine blade which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1のコーナ部における曲率半径の変化を説明するグラフである。It is a graph explaining the change of the curvature radius in the corner part of FIG. 図1のタービン翼におけるエネルギ損失を説明するグラフである。It is a graph explaining the energy loss in the turbine blade of FIG. 本発明の第2の実施形態に係るタービン翼の構成を説明するグラフである。It is a graph explaining the structure of the turbine blade which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図4のコーナ部における曲率半径の値の変化を説明するグラフである。It is a graph explaining the change of the value of the curvature radius in the corner part of FIG. 本発明の第3の実施形態に係るタービン翼の構成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of the turbine blade which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図4のコーナ部における曲率半径の値の変化を説明するグラフである。It is a graph explaining the change of the value of the curvature radius in the corner part of FIG. 本発明の第4の実施形態に係るタービン翼の構成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of the turbine blade which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 図4のコーナ部における曲率半径の値の変化を説明するグラフである。It is a graph explaining the change of the value of the curvature radius in the corner part of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,101,201,301 タービン翼(翼)
2 翼形状部
3 エンドウォール
4,104,204,304 コーナ部
5 前縁
6 後縁
7 背側面(凸状曲面)
8 腹側面(凹状曲面)
10 スロート位置(凸側中間部)
1, 101, 201, 301 Turbine blade (blade)
2 Wing shape part 3 End wall 4, 104, 204, 304 Corner part 5 Front edge 6 Rear edge 7 Back side surface (convex curved surface)
8 ventral side (concave curved surface)
10 Throat position (convex middle part)

Claims (6)

回転軸線の周囲に環状に配置される翼であって、
径方向に延び、周囲に流体が流れる翼形状部と、
該翼形状部における径方向の内側端部および外側端部の少なくとも一方に位置するエンドウォールと、
前記翼形状部と前記エンドウォールとの間を滑らかに繋ぐコーナ部と、が設けられ、
該コーナ部の表面における曲率半径の値が、前記翼形状部の前縁から後縁に向かって減少していることを特徴とする回転機械の翼。
A wing arranged annularly around a rotation axis,
A wing-shaped portion that extends in the radial direction and in which a fluid flows,
An end wall located at least one of the radially inner end and the outer end of the wing-shaped portion;
A corner portion that smoothly connects the wing shape portion and the end wall; and
A blade of a rotating machine, wherein a value of a radius of curvature at a surface of the corner portion decreases from a leading edge to a trailing edge of the blade shape portion.
前記前縁における前記コーナ部の曲率半径の値は、前記後縁における前記コーナ部の曲率半径の値に対して、約1.5倍から約4倍の範囲内の値であることを特徴とする請求項1記載の回転機械の翼。   The value of the radius of curvature of the corner portion at the leading edge is a value within a range of about 1.5 to about 4 times the value of the radius of curvature of the corner portion at the trailing edge. The rotary machine blade according to claim 1. 前記翼形状部における凹状曲面では、前記前縁から前記後縁に向かって、前記コーナ部の曲率半径の値が減少し、
前記翼形状部における凸状曲面では、前記前縁から、隣接する翼形状部との間隔が最も狭くなる凸側中間部に向かって、前記コーナ部の曲率半径の値が減少し、
前記凸側中間部から前記後縁まで、前記コーナ部の曲率半径の値が略一定であることを特徴とする請求項1または2に記載の回転機械の翼。
In the concave curved surface in the wing-shaped part, the value of the radius of curvature of the corner part decreases from the leading edge toward the trailing edge,
In the convex curved surface in the wing shape portion, the value of the radius of curvature of the corner portion decreases from the leading edge toward the convex intermediate portion where the interval between adjacent wing shape portions is the smallest,
The blade of the rotating machine according to claim 1 or 2, wherein a value of a radius of curvature of the corner portion is substantially constant from the convex intermediate portion to the trailing edge.
前記凸状曲面における前記凸側中間部の位置は、前記凸状曲面と前記隣接する翼形状部との間隔に基づいて前記前縁側または前記後縁側に移動し、
前記凸状曲面における前記コーナ部の曲率半径の値は、前記前縁から最も前記前縁に接近した前記凸側中間部の位置に向かって、前記コーナ部の曲率半径の値が減少し、
最も前記前縁に接近した前記凸側中間部から前記後縁まで、前記コーナ部の曲率半径の値が略一定であることを特徴とする請求項3記載の回転機械の翼。
The position of the convex side intermediate portion in the convex curved surface moves to the leading edge side or the trailing edge side based on the interval between the convex curved surface and the adjacent wing shape portion,
The value of the radius of curvature of the corner portion on the convex curved surface decreases from the front edge toward the position of the convex intermediate portion closest to the front edge, and the value of the radius of curvature of the corner portion decreases.
The blade of the rotating machine according to claim 3, wherein a value of a radius of curvature of the corner portion is substantially constant from the convex intermediate portion closest to the front edge to the rear edge.
前記翼形状部における凹状曲面および凸状曲面では、前記前縁から前記後縁に向かって、前記コーナ部の曲率半径の値が単調に減少することを特徴とする請求項1または2に記載の回転機械の翼。   3. The value of the radius of curvature of the corner portion monotonously decreases from the front edge toward the rear edge in the concave curved surface and the convex curved surface in the wing shape portion. Rotating machine wings. 前記コーナ部における曲率半径の値の変化率が連続していることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の回転機械の翼。   The blade of the rotating machine according to any one of claims 1 to 5, wherein a rate of change of a value of a radius of curvature in the corner portion is continuous.
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