CN103670526A - 通过再成形涡轮的下游翼型件对涡轮设置时序的方法 - Google Patents
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- CN103670526A CN103670526A CN201310408334.8A CN201310408334A CN103670526A CN 103670526 A CN103670526 A CN 103670526A CN 201310408334 A CN201310408334 A CN 201310408334A CN 103670526 A CN103670526 A CN 103670526A
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Abstract
本发明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。
Description
技术领域
本发明涉及涡轮,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。
背景技术
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1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1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。本发明显示,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。
发明内容
在本发明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。
在本发明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。
在本发明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部段周向地、轴向地或者周向且轴向地相对于彼此再叠置而再成形。
根据一实施例,每个下游翼型件被再成形为弓形形状。
根据一实施例,对于每个上游翼型件的尾流来说,沿着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被定位,并且其中,每个下游翼型件通过将形成下游翼型件的多个设计部段相对于彼此再叠置而再成形,以使得相比下游翼型件再成形之前,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,多个设计部段包括外径设计部段、80%径向跨度设计部段、50%径向跨度设计部段、20%径向跨度设计部段和内径设计部段。
根据一实施例,对于每个上游翼型件的尾流来说,定位在尾流内的下游翼型件被再成形,以使得相比下游翼型件被再成形之前,下游翼型件表面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,翼型件的上游和下游排均为定子或转子,并且翼型件的中间排在翼型件的上游和下游排均为定子时为转子,或者在翼型件的上游和下游排均为转子时为定子。
根据一实施例,翼型件的上游和下游排一起和翼型件的中间排相对于彼此旋转。
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,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,再叠置形成定位在尾流内的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,下游翼型件的前缘或下游翼型件的整个外表面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,形成定位在尾流内的下游翼型件的设计部段通过周向地、轴向地或者周向且轴向地相对于彼此再叠置多个设计部段而再成形。
根据一实施例,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上游翼型件的尾流的部分被周向地示意在下游翼型件的径向长度上,以确定尾流部分的周向位置。
根据一实施例,一种设置时序的涡轮,包括:多个翼型件,涡轮翼型件至少由下列部分构成: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,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,以及在第二参照系中的第三排翼型件,第三排翼型件在第一和第二排翼型件的中间,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,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,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,以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,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,每个下游翼型件通过使形成下游翼型件的多个设计部段周向地、轴向地或者周向且轴向地相对于彼此再叠置而再成形。
根据一实施例,每个下游翼型件再成形为弓形形状,下游翼型件的整个外表面相比下游翼型件再成形之前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,下游翼型件的前缘和多个设计部段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,多个设计部段包括外径设计部段、80%径向跨度设计部段、50%径向跨度设计部段、20%径向跨度设计部段和内径设计部段。
根据一实施例,在上游翼型件的尾流内的每个下游翼型件被再叠置,以使得形成下游翼型件的多个设计部段造成下游翼型件定位在尾流内,以使得相比下游翼型件再成形之前,下游翼型件的外表面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。
本发明使得可通过允许下游翼型件的前缘或整个外表面被低总压尾流或冷却的低总温尾流或两者沐浴而实现益处(即,低的总温和总压)。通过沿其跨度或径向距离再成形翼型件的前缘或整个翼型件,可以增加由将沐浴在低总压尾流或冷却的低总温尾流或两者中的翼型件的前缘或整个外表面产生的潜在益处。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,低的总温和总压)。翼型件的再成形或叠置为在从涡轮轮毂到外壳的翼型件跨度的更大部分上的益处提供了潜能。
附图说明
图1是多级燃气涡轮系统的简化示意图。
图2是在诸如涡轮的涡轮机械中的翼型件设置时序的二维(2D)剖视图。
图3是示出能够相对于彼此再叠置的翼型件的设计部段的涡轮翼型件的部分等轴视图。
图4是诸如定子或转子叶片的典型涡轮翼型件的部分等轴视图。
图5是翼型件的设计部段被再叠置的、图4的涡轮翼型件的部分等轴视图。
图6是在再叠置之前的下游设置时序后的涡轮翼型件的二维(2D)剖视图。
图7是在再叠置之后的图6的下游设置时序后的涡轮翼型件的二维(2D)剖视图。
图8是在再叠置之前的图6的下游设置时序后的涡轮翼型件和上游翼型件的尾流的简化的等轴视图。该尾流可以是热尾流(总温)或动量尾流(总压)。
图9是在再叠置之后的图7的下游设置时序后的涡轮翼型件和上游翼型件的尾流的简化的等轴视图,其中设置时序后的翼型件被再成形,使得可以是热尾流(总温)或动量尾流(总压)的尾流沐浴再成形后的翼型件前缘。
图10是描绘在一般(Generic)跨度处的下游翼型件前缘处的总压与周向位置的关系的图(即,动量尾流)。
图11是描绘在一般跨度处的下游翼型件前缘处的总温与周向位置的关系的图(即,热尾流)。
部件列表
10 燃气涡轮系统
11 进气
12 压缩机
13 燃料
14 燃烧器
15 压缩空气
16 多级燃气涡轮
16A 多级燃气涡轮的第1级
16B 多级燃气涡轮的第2级
17 热气体
17A 热气体
18 轴
19 排气
20 翼型件设置时序
21 指示设置时序后的转子的旋转方向的箭头
22 上游定子的尾流
23 上游转子的尾流
24 上游定子
25 上游转子
26 下游设置时序后的定子
27 下游设置时序后的转子
30 涡轮翼型件
31 外径设计部段
32 80%径向跨度设计部段
33 50%径向跨度设计部段
34 20%径向跨度设计部段
35 内径或者轮毂设计部段
40A 其中设计部段没有再叠置的涡轮翼型件
40B 其中设计部段已经再叠置的涡轮翼型件
42A 其中设计部段没有再叠置的涡轮翼型件的前缘
42B 其中设计部段已经再叠置的涡轮翼型件的前缘
50 上游翼型件尾流
51 上游翼型件尾流的前缘部分
52 上游翼型件尾流的前缘部分
53 上游翼型件尾流的前缘部分
54 其中设计部段没有再叠置的涡轮翼型件的80%径向跨度设计部段
55 其中设计部段没有再叠置的涡轮翼型件的50%径向跨度设计部段
56 其中设计部段没有再叠置的涡轮翼型件的20%径向跨度设计部段
57 其中设计部段已经再叠置的涡轮翼型件的80%径向跨度设计部段
58 其中设计部段已经再叠置的涡轮翼型件的20%径向跨度设计部段。
具体实施方式
图1是多级燃气涡轮系统10的简化示意图。图1中所示燃气涡轮系统10包括:压缩机12,其将进入的空气11压缩至高压;燃烧器14,其燃烧燃料13以便产生高压高速热气体17;以及涡轮16,其利用涡轮叶片(图1中未示出)从由燃烧器14进入涡轮16的高压高速热气体17提取能量,涡轮叶片由穿过其中的热气体17旋转。当涡轮16旋转时,连接到涡轮16的轴18也被迫旋转。如图1中所示,涡轮16为具有分别示出和标示为16A和16B的第一级和第二级的多级涡轮。为了最大化涡轮效率,热气体17/17A在其从涡轮16的第一级16A流至涡轮16的第二级16B时膨胀(且因此压力减小),从而在热气体17所穿过的涡轮16的不同级中做功。在燃气涡轮发动机中,单个涡轮部段由保持许多涡轮定子叶片的盘或保持许多涡轮转子叶片的旋转轮毂构成。涡轮叶片负责从由燃烧器产生的流过涡轮叶片的高温高压气体提取能量。最后,排气19离开涡轮16的末级,其在图1中示出为第二级16B。
图2是在诸如涡轮16的涡轮机械中的“翼型件设置时序”的二维(2D)剖视图20。涡轮机械翼型件设置时序涉及三个叶片排。两个叶片排在相同参照系中;也就是说,两个叶片排均为定子或转子。该两个叶片排中的一个为上游翼型件。该两个叶片排中的另一个为下游翼型件。在该两个叶片排之间的第三叶片排相对于另两个叶片排旋转。下游翼型件相对于上游翼型件的尾流“设置时序”,即周向定位。
设置时序后的翼型件数需要是上游叶片排的整数倍,使得通常将使用1:1的比率。但应当指出,也可使用其它比率,例如2:1等,因为这些比率对于下游翼型件相对于上游翼型件的设置时序也具有益处。
图2示出了一系列涡轮转子和定子,它们包括上游定子24、上游转子25、下游设置时序后的定子26和下游设置时序后的转子27。上游转子25和下游设置时序后的转子27均沿由箭头21指示的方向旋转。上游定子24产生尾流22。相似地,上游转子25产生尾流23。下游翼型件(即下游定子26)相对于上游定子24被设置时序。下游翼型件(即转子27)相对于上游转子25被设置时序。
图3是三维(3D)涡轮翼型件30的局部透视正视图,示出了能够相对于彼此再叠置的翼型件30的设计部段31–35。三维翼型件(例如翼型件30)通过将设计部段相对于彼此周向地和/或轴向地“叠置”而形成。如图3中所示,翼型件30包括外径设计部段31、80%径向跨度设计部段32、50%径向跨度设计部段33、20%径向跨度设计部段34以及内径或轮毂设计部段35。这些设计部段的相对叠置可产生不同形状的翼型件。
图4是诸如转子或定子叶片的涡轮翼型件40A的一个示例的局部透视正视图,其中设计部段未被再叠置。涡轮翼型件40A包括前缘42A。相比之下,图5是涡轮翼型件40B的一个示例的局部透视图,该翼型件为其中设计部段已再叠置的涡轮翼型件40A。涡轮翼型件40B包括再成形的前缘42B。
图6是在再叠置之前的下游设置时序后的涡轮翼型件40A的二维(2D)剖视图,而图7是在再叠置之后的下游设置时序后的涡轮翼型件40B的二维(2D)剖视图。图6将再叠置之前的下游设置时序后的涡轮翼型件40A示出为包括80%径向跨度设计部段54、50%径向跨度设计部段55和20%径向跨度设计部段56。图7将再叠置之后的下游设置时序后的涡轮翼型件40B示出为包括80%径向跨度设计部段57、50%径向跨度设计部段55和20%径向跨度设计部段58。
80%径向跨度设计部段54在图6中示出为靠近上游翼型件尾流50的部分51。同样,50%径向跨度设计部段55在图6中示出为靠近上游翼型件尾流50的部分52。最后,20%径向跨度设计部段56在图6中示出为靠近上游翼型件尾流50的部分53。
图6和图7旨在描绘在再叠置为翼型件40B时发生在翼型件40A中的差别。实质上,图6和图7示出下游翼型件40A的80%径向跨度设计部段54和20%径向跨度设计部段56的切向再叠置,但应当指出,翼型件40A可周向地和/或轴向地再叠置。翼型件40A的80%径向跨度设计部段和20%径向跨度设计部段在图7中示出为在翼型件40B中偏移以分别与尾流部分51和53对齐。这里,再叠置的80%径向跨度设计部段和再叠置的20%径向跨度设计部段分别用附图标记57和58标示,以将外部和内部设计部段示出为偏移以置于与上游翼型件尾流部分51和53对准。
图6和图7还将下游翼型件40A的50%径向跨度设计部段55示出为不再叠置,因为部段55的前缘已与上游翼型件尾流部分52对准。图6和图7中所描绘的结果大体对应于分别在图4和图5中描绘的翼型件40A和40B。
图8为类似于图4的翼型件40A的下游设置时序后的涡轮翼型件40A在再叠置之前的简化等轴视图,示出了在其最佳设置时序位置沐浴下游翼型件50A的上游翼型件的尾流50。该尾流50可以是热尾流(总温)或动量尾流(总压)。
对于处于最佳设置时序位置的图9中所示再叠置的叠置翼型件40B来说,相比在再叠置之前的翼型件40A的前缘42A,翼型件40B的前缘42B更多地由归因于上游翼型件的尾流50沿翼型件40B的整个径向高度沐浴。
图10示出在下游翼型件40A的前缘部段54、55或56中的选定一个处在对应于前缘部分中的选定一个(54、55或56)的具体径向高度或跨度处的随周向位置变化的总压。归因于上游翼型件的尾流由低总压区域表示。
图11示出在下游翼型件40B的前缘部段57、55或58中的一个处在对应于前缘部分中的选定的一个(57、55或58)的具体径向高度或跨度处的随周向位置变化的总温。归因于上游翼型件的热尾流由低总温区域表示。
用来确定如何再叠置下游翼型件的标准将包括在对应于给定下游翼型件的上游翼型件的尾流中低总压或低总温的面积。压力或温度与沿着给定的下游翼型件的跨度或径向高度的周向位置(θ)的关系的一维图线将产生对应于在翼型件的若干前缘部段处的上游翼型件尾流的若干部分的一系列低点(亏缺)或谷。这些尾流“谷”将具有一定宽度。每个谷宽度将例如对应于上游翼型件尾流的部分(例如,上游翼型件尾流50的部分51、52或53)中的一个的左至右距离。理想的是,下游翼型件前缘部分(例如,下游翼型件40B的前缘部段57、55或58)的再叠置将对应于底部点(即,最低温度或最低压力),应当认识到,在下游翼型件的再叠置中将存在一些调整余地。结果将是类似翼型件40B的再叠置的翼型件,该翼型件使用在翼型件的前缘部段中的每一个处的最低温度或最低压力的标准对齐,加上节距(即,两个翼型件之间的周向距离)的一定百分比。
如何实现这一目的的示例如图10所示,该图示出在沿着下游翼型件的径向高度或跨度的前缘部段中的一个处随周向位置变化的总压。最小总压的位置为动量尾流。为了再叠置下游翼型件,在径向高度或跨度的该点处的设计部段将被偏移以与最小总压的位置对齐。这也可通过评价总温而不是总压而应用于热尾流。这在图11中示出。应当指出,对于给定翼型件来说,可能的是,可存在对应于翼型件的若干前缘部段的类似图10或图11中那些的若干图。
虽然已经结合目前被认为最可行且最优选的实施例而描述了本发明,但应当理解,本发明不限于所公开的实施例,相反,其意图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。
Claims (10)
1. 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。
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对应于所述上游翼型件的尾流中的最低温度、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的周向定位使用在所述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。
3. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,对应于所述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所述尾流的至少一部分具有周向宽度,并且其中,定位在对应于所述尾流中的最低温度、最低压力或最低温度和最低压力的所述尾流的部分内的所述下游翼型件的表面的至少一部分位于所述尾流部分的周向宽度内。
4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,每个下游翼型件由相对于彼此叠置的多个设计部段形成。
5. 根据权利要求4所述的方法,其特征在于,每个下游翼型件通过使形成所述下游翼型件的多个设计部段周向地、轴向地或者周向且轴向地相对于彼此再叠置而再成形。
6. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,每个下游翼型件被再成形为弓形形状。
7. 根据权利要求5所述的方法,其特征在于,对于每个上游翼型件的尾流来说,沿着所述下游翼型件的跨度或径向高度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部分被定位,并且其中,每个下游翼型件通过将形成所述下游翼型件的多个设计部段相对于彼此再叠置而再成形,以使得相比所述下游翼型件再成形之前,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。
8. 根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述多个设计部段包括外径设计部段、80%径向跨度设计部段、50%径向跨度设计部段、20%径向跨度设计部段和内径设计部段。
9. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对于每个上游翼型件的尾流来说,定位在所述尾流内的下游翼型件被再成形,以使得相比所述下游翼型件被再成形之前,所述下游翼型件表面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。
10. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,翼型件的所述上游和下游排均为定子或转子,并且翼型件的所述中间排在翼型件的所述上游和下游排均为定子时为转子,或者在翼型件的所述上游和下游排均为转子时为定子。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107766598A (zh) * | 2016-08-19 | 2018-03-06 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 叶轮机最优时序位置确定方法和装置 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9435221B2 (en) | 2013-08-09 | 2016-09-06 | General Electric Company | Turbomachine airfoil positioning |
DE102014204346A1 (de) * | 2014-03-10 | 2015-09-10 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Verfahren zur Herstellung eines doppelreihigen Schaufelrads für eine Strömungsmaschine und doppelreihiges Schaufelrad |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1247938A2 (de) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verfahren zur Relativpositionierung von Stator- oder Rotorschaufeln |
CN1955440A (zh) * | 2005-10-28 | 2007-05-02 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种用于多级叶轮机的三维时序效益最大化方法 |
US7758297B2 (en) * | 2005-05-10 | 2010-07-20 | Mtu Aero Engines Gmbh | Method for flow optimization in multi-stage turbine-type machines |
EP2423437A2 (en) * | 2010-08-31 | 2012-02-29 | General Electric Company | Turbine assembly with end-wall-contoured airfoils and preferential clocking |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2663493A (en) * | 1949-04-26 | 1953-12-22 | A V Roe Canada Ltd | Blading for compressors, turbines, and the like |
US3347520A (en) * | 1966-07-12 | 1967-10-17 | Jerzy A Oweczarek | Turbomachine blading |
US3572962A (en) * | 1969-06-02 | 1971-03-30 | Canadian Patents Dev | Stator blading for noise reduction in turbomachinery |
US3745629A (en) * | 1972-04-12 | 1973-07-17 | Secr Defence | Method of determining optimal shapes for stator blades |
PL111037B1 (en) * | 1975-11-03 | 1980-08-30 | Working blade,especially long one,for steam and gas turbines and axial compressors | |
GB2129882B (en) * | 1982-11-10 | 1986-04-16 | Rolls Royce | Gas turbine stator vane |
US4619580A (en) * | 1983-09-08 | 1986-10-28 | The Boeing Company | Variable camber vane and method therefor |
US4585395A (en) * | 1983-12-12 | 1986-04-29 | General Electric Company | Gas turbine engine blade |
US4616975A (en) * | 1984-07-30 | 1986-10-14 | General Electric Company | Diaphragm for a steam turbine |
GB2164098B (en) * | 1984-09-07 | 1988-12-07 | Rolls Royce | Improvements in or relating to aerofoil section members for turbine engines |
GB2207191B (en) * | 1987-07-06 | 1992-03-04 | Gen Electric | Gas turbine engine |
JP2753382B2 (ja) * | 1990-09-17 | 1998-05-20 | 株式会社日立製作所 | 軸流タービン静翼装置及び軸流タービン |
DE4228879A1 (de) * | 1992-08-29 | 1994-03-03 | Asea Brown Boveri | Axialdurchströmte Turbine |
JP4315597B2 (ja) * | 1998-06-12 | 2009-08-19 | 株式会社荏原製作所 | タービンノズル翼 |
JP2002213206A (ja) * | 2001-01-12 | 2002-07-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンにおける翼構造 |
JP4786077B2 (ja) * | 2001-08-10 | 2011-10-05 | 本田技研工業株式会社 | タービン用静翼及びその製造方法 |
JP3927887B2 (ja) * | 2002-08-09 | 2007-06-13 | 本田技研工業株式会社 | 軸流圧縮機の静翼 |
FR2853022B1 (fr) * | 2003-03-27 | 2006-07-28 | Snecma Moteurs | Aube de redresseur a double courbure |
US7758306B2 (en) * | 2006-12-22 | 2010-07-20 | General Electric Company | Turbine assembly for a gas turbine engine and method of manufacturing the same |
FR2913074B1 (fr) * | 2007-02-27 | 2009-05-22 | Snecma Sa | Methode de reduction des niveaux vibratoires d'une roue aubagee de turbomachine. |
US8540490B2 (en) * | 2008-06-20 | 2013-09-24 | General Electric Company | Noise reduction in a turbomachine, and a related method thereof |
JP4923073B2 (ja) * | 2009-02-25 | 2012-04-25 | 株式会社日立製作所 | 遷音速翼 |
JP5374199B2 (ja) * | 2009-03-19 | 2013-12-25 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン |
-
2012
- 2012-09-10 US US13/608,471 patent/US20140072433A1/en not_active Abandoned
-
2013
- 2013-09-09 DE DE102013109844.4A patent/DE102013109844A1/de not_active Withdrawn
- 2013-09-10 CN CN201310408334.8A patent/CN103670526A/zh active Pending
- 2013-09-10 CH CH01550/13A patent/CH706969A2/de not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1247938A2 (de) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verfahren zur Relativpositionierung von Stator- oder Rotorschaufeln |
US7758297B2 (en) * | 2005-05-10 | 2010-07-20 | Mtu Aero Engines Gmbh | Method for flow optimization in multi-stage turbine-type machines |
CN1955440A (zh) * | 2005-10-28 | 2007-05-02 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种用于多级叶轮机的三维时序效益最大化方法 |
EP2423437A2 (en) * | 2010-08-31 | 2012-02-29 | General Electric Company | Turbine assembly with end-wall-contoured airfoils and preferential clocking |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107766598A (zh) * | 2016-08-19 | 2018-03-06 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 叶轮机最优时序位置确定方法和装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102013109844A1 (de) | 2014-05-28 |
US20140072433A1 (en) | 2014-03-13 |
CH706969A2 (de) | 2014-03-14 |
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