CN1100194C - 用于轴流式流体机械的叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于轴流式流体机械的叶片，它由于能将背侧马蹄型涡流和流体通路涡流的长大抑制成低的，因此能提高叶栅的效率。其中，用于轴流式流体机械的叶片为，在从叶片有效部分34a的前导部分34b和翼尖部分34c的至少一个朝上流侧延伸的轴基线XA、XB上，以及在从此轴基线XA、XB的端部朝上述叶片有效部分34a的前缘34e倾斜地延伸的轴线YA、YB上，形成突出的翼部35a、35b，该翼部设置成与上述前缘34e连续成一体，同时，上述叶片有效部分34a的最大翼厚与上述突出的翼部35a、35b的最大翼厚按同一翼厚形成。

Description

用于轴流式流体机械的叶片
本发明涉及用于轴流式流体机械的叶片，特别是这样一种用于轴流式流体机械的叶片，其沿旋转轴的轴向排列的翼片组能减少工作流体通过时产生的二次流动损失，提高叶栅的效率。
在流体机械中，一般有轴流式、径流式、离心式、容积式等各种原动机，其中，由于轴流式可以得到大的输出功率，故在航空用的或发电用的空气压缩机、燃气轮机、汽轮机等超大型原动机中使用。
如图14所示，轴流式流体机械例如空气压缩机将在其外壳中收容的静叶片2、动叶片3组合成级4并沿旋转轴向排列，静叶片2压缩在入口6处吸入的大气7，其高压空气经过动叶片3被导入下一级4，在此处，又进一步用静叶片2压缩，如此进行，最终形成具有规定压力的高压空气8并以出口9供给燃气轮机(图中未示出)。
还有，如图15所示，轴流式流体机械例如汽轮机将在其外壳中收容的由导流隔板外圈11与导流隔板内圈12夹持的静叶片13和在旋转轴15的圆盘16上埋设的动叶片14组合成级17，使其沿旋转轴15的轴向排列，静叶片14使蒸汽18膨胀，动叶片14受到此膨胀力而旋转，产生旋转动力。还有，蒸汽18在通过级17时，所泄漏的蒸汽用埋设在导流隔板内圈12上的迷宫式密封19密封并挡住。
但是，当高压空气8在轴流式空气压缩机中通过静叶片2和动叶片3时，或是蒸汽18在轴流式蒸汽透平中通过静叶片13和动叶片14时，都会产生各种损失，作为叶栅损失的这些损失是使叶栅效率低下的原因。
叶栅损失有由于翼型形状本身而产生的翼型损失、由于叶片顶部与流体通路壁之间的间隙而产生的间隙泄漏损失，由于存在流体通路的内周壁与外周壁而产生的壁面损失等。其中，壁面损失占据了使叶栅效率低下的较大的比重。
壁面损失的主要原因为与在叶栅中产生的二次流动相伴随的涡流，以及由此涡流引起的流体通路壁的边界层剥离，此与二次流动相伴随的涡流和边界层剥离的典型例子，都知道，在轴流式空气压缩机与蒸汽透平中，统统都是由通过叶栅间的主流体(在空气压缩机的场合，空气是工作流体，在蒸汽透平的场合，蒸汽是工作流体，任何一种工作流体都在下面写作主流体)的动作而引起二次流动的。
所谓二次流动是指在主流体通过叶栅间时，相对于主流体在翼展中间部分沿翼形流动的那部分而言，主流体在叶片顶部和叶片根部的翼片高度中间部分流动并沿与主流体交叉的方向流动的那部分，是因为叶片与相邻叶片之间有压力差而产生的。
在主流体成为二次流动的场合，产生涡流，此涡流如图16所示产生，不久即长大。也就是说，产生入口边界层20a1、20b1的主流体20a、20b在流入叶片21a、21b之间的流体通路22a、22b时，与前缘23a、23b冲突，产生涡流24a、24bo
涡流24a、24b分成腹侧马蹄型涡流24a1、24b1与背侧马蹄型涡流24a2、24b2。背侧马蹄型涡流24a2、24b2在沿着形成负压的叶片21a、21b的背侧25a、25b流动时，将流体通路22a、22b的边界层卷入，一面立即长大，一面流入后缘26a、26b。
另一方面，腹侧马蹄型涡流24a1、24b1在和由于形成正压的叶片21a、21b的腹侧27a、27b与形成负压的相邻叶片21b、21c的背侧25b、25c的压力差而产生的二次流动一起向相邻的叶片21b、21c的背侧25b、25c流动时，将流体通路22a、22b的边界层卷入而成长变大，成为流体通路涡流24a3、24b3，不久即与背侧马蹄型涡流24a2、24b2合流。
这样，主流体20a、20b的由于在叶片21a、21b的前缘23a、23b的冲突而产生的涡流24a、24b分成腹侧马蹄型涡流24a1、24b1与背侧马蹄型涡流24a2、24b2，腹侧马蹄型涡流24a1、24b1成长变大，成为流体通路涡流24a3、24b3，而背侧马蹄型涡流24a2、24b2则在沿背侧25a、25b流动时成长变大，这些就总称为二次流动涡流。
这种二次流动涡流用通过流体通路22a、22b的壁面附近的主流体20a、20b的主流线表示，它是使叶片21a、21b的叶栅效率低下的重大原因。因此，必须力求尽量抑制二次流动涡流。
作为抑制二次流动涡流的一种方法，举例来说，特公昭56-19446号公报已经予以公开。如图17所示，此技术在叶片有效部分28的前缘29处，在离开流体通路壁1a的地方，形成一突出的翼部30，其横截面形状为，如图18所示，使突出的翼部的膜侧32a与叶片的有效部分的腹侧32b一致，使突出的翼部的背侧33a比叶片有效部分的背侧33b鼓出。还有，图17所示的突出的翼部30与流体通路壁31的交点S10、突出的翼部30与叶片的有效部分28的交点S10、交点S20在流体通路壁31点的投影点S30分别与图18所示的S10、S20、S30对应。
在此技术中，在叶片的有效部分28的前缘29，形成向流体通路壁31、31突出的翼部30、30，而且，由于将突出的翼部30、30的弦长增加得比叶片的有效部分的弦长大，因此，如图19所示，沿着叶片弦C，叶片有效部分的背侧33b的压力比突出的翼部的背侧33a的压力大，可以将二次流动涡流中的背侧马蹄型涡流抑制成低的。总之，在以叶片的有效部分的背侧33b突出的翼部的背侧33a上给以挤压力，就可抑制背侧马蹄型涡流的长大。
这样，在图17所示的过去的技术中，在抑制背侧马蹄型涡流的长大，使之变低这一点上，它具有卓越的效果，但其反面则为，如图19所示，由于叶片的有效部分的腹侧32b和突出的翼部的腹侧32a的压力差比过去更高，因此进一步促进以一个叶片的腹侧向另一个相邻的叶片的背侧流动的流体通路涡流的长大。在图17所示的过去的技术中，由于不能抑制立即以腹侧马蹄型涡流成长变大的流体通路涡流，不能提高叶栅效率，因此是不合适的。
本发明的目的为根据这些事实提供一种用于轴流式流体机械的叶片，它由于能将背侧马蹄型涡流与流体通路涡流的长大抑制成低的，因此能大大地提高叶栅的效率。
为了达到上述目的，本发明的用于轴流式流体机械的叶片，由从叶片有效部分的前导部分和翼尖部分的至少一个朝上流侧延伸的轴基线上、以及在从此轴基线的端部朝上述翼片有效部分的前缘倾斜地延伸的轴线，形成突出的翼部，该翼部设置成与上述前缘连续成一体，同时，上述叶片有效部分的最大翼厚与上述突出的翼部的最大翼厚按同一翼厚形成。
为了达到上述目的，本发明的用于轴流式流体机械的叶片，朝叶片有效部分的前缘倾斜地延伸的轴线将相对于叶片有效部分的前缘的倾斜角设定在15°～45°的范围内。
为了达到上述目的，本发明的用于轴流式流体机械的叶片，如权利要求3所述，朝叶片有效部分的前缘倾斜地延伸的轴线的高度相对于叶片有效部分的全翼展设定在1/6～2/6的范围内。
为了达到上述目的，本发明的用于轴流式流体机械的叶片，如权利要求4所述，一方面是，由从叶片有效部分的前导部分和翼尖部分的至少一个朝上流侧延伸的轴基线、以及在从此轴基线的端部朝上述翼片有效部分的前缘倾斜地延伸的基线，形成突出的翼部，该翼部设置成与上述前缘连续成一体，另一方面是，在从上述叶片有效部分的前导部分和翼尖部分的至少一个朝下流侧延伸的的轴基线上，以及在从此轴基线的端部朝上述叶片有效部分的后缘倾斜地延伸的基线上，形成突出的翼部，该翼部设置成与上述后缘连续成一体，同时，上述叶片有效部分的最大翼厚与设置在上述前缘上的突出的翼部的和设置在上述后缘上的突出的翼部的各自的翼厚都按同一翼厚形成。
为了达到上述目的，本发明的用于轴流式流体机械的叶片，如权利要求5所述，朝叶片有效部分的后缘倾斜地延伸的轴线将相对于叶片有效部分的后缘的倾斜角设定在15°～45°的范围内。
为了达到上述目的，本发明的用于轴流式流体机械的叶片，如权利要求6所述，朝叶片有效部分的后缘倾斜地延伸的轴线的高度相对于叶片有效部分的全翼展设定在1/6～2/6的范围内。
为了达到上述目的，本发明的用于轴流式流体机械的叶片，如权利要求7所述，在叶片有效部分上划分的前导翼部、中间翼部和翼尖翼部是连续一体地形成的，通过前导翼部的横截面中心的轴线和通过翼尖翼部的横截面中心的轴线分别相对于通过上述中间翼部的横截面中心的轴线朝上流侧形成倾斜的，同时，上述前导翼部和翼尖翼部的各自的最大翼厚与上述中间翼部的最大翼厚都按同一翼厚形成。
为了达到上述目的，本发明的用于轴流式流体机械的叶片，如权利要求8所述，通过前导翼部的横截面中心的轴线和通过翼尖翼部的横截面中心的轴线分别相对于通过中间翼部的横截面中心的轴线将倾斜角设定在15°～45°的范围内。
为了达到上述目的，本发明的用于轴流式流体机械的叶片，如权利要求9所述，通过前导翼部的横截面中心的轴线和通过翼尖翼部的横截面中心的轴线的高度分别相对于叶片有效部分的全翼展设定在1/6～2/6的范围内。
对附图简单说明如下：
图1是本发明的用于轴流式流体机械的叶片的第一实施方式的示意透视图。
图2是图1的A-A箭头方向的剖视图。
图3是本发明的用于轴流式流体机械的叶片及通过该叶片的主流体的压力分布特性的说明图。
图4是本发明的用于轴流式流体机械的叶片的流入角的不产生失速的正失速边界范围的说明图。
图5是示出本发明的用于轴流式流体机械的叶片的叶栅损失的曲线图。
图6示出了本发明的用于轴流式流体机械的第一实施方式的第一实施例的压力分布特性、通过叶片的主流体的动作与叶片横截面的形状(B-B箭头方向的剖视图)。
图7是本发明的用于轴流式流体机械的叶片的第二实施方式的示意透视图。
图8是图7的C-C箭头方向的剖视图。
图9是本发明的用于轴流式流体机械的叶片的第二实施方式的叶片及通过该叶片的主流体的压力分布特性的说明图。
图10是本发明的用于轴流式流体机械的叶片的第二实施方式的第一实施例的示意图。
图11是本发明的用于轴流式流体机械的叶片的第二实施方式的第二实施例的示意图。
图12是本发明的用于轴流式流体机械的叶片的第三实施方式的示意图。
图13是图12的D-D箭头方向的剖视图。
图14是现有技术的轴流式空气压缩机的示意剖视图。
图15是现有技术的轴流式蒸汽透平的局部示意剖视图。
图16是现有技术的叶栅中的涡流产生机理与动作的说明图。
图17是现有技术的用于轴流式流体机械的叶片的示意图。
图18是图17的A-A的箭头方向的剖视图。
图19是图17的用于轴流式流体机械的叶片的压力分布曲线。
下面，参照附图说明本发明的轴流式流体机械的一实施形式。
图1为将本发明的用于轴流式流体机械的叶片用于轴流式空气压缩机及轴流式汽轮机时的实施方式的示意透视图。还有，图1所示的翼型为用于轴流式空气压缩机的叶片的一个例子。
叶片34有一以旋转轴的方向线X1为基准错开一交错角(翼差角)的交错线X2(叶片前缘与叶片后缘的连线)，叶片34沿X2线朝着主流体F前进，而且，形成从前导部分34b(叶片根部)朝翼尖34c(叶片顶部)用以假想的虚线示出的基准叶素34d叠置成的翼型。
还有，此叶片34所具有的叶片有效部分34a为将基准叶素34d在交错线X2的上面叠置，而且使交错线X2朝着半径方向(翼长方向)变化其角度，在此叶片有效部分34a上分别设有连续一体地连接的突出的翼部35a、35b。
突出的翼部35a、35b是由轴线yA、yB形成的，它具有分别从叶片有效部分34a的前导部分34b及翼尖部分34c向主流体F侧延长的轴基线xA、xB与从轴基线xA、xB的端部与叶片的有效部分34a的前缘34e连接的弧状弯曲面。
还有，突出的翼部35a、35b使轴线yA、yB与叶片的有效部分34a的前缘34e的交点zA、zB在连接时形成圆角(小曲率圆弧)。
还有，从叶片的有效部分34a的前缘34e连续一体地鼓出的突出的翼部35a、35b的横截面与只是叶片有效部分34a的横截面在形成时，如图2所示，主流体F的流入角分别相对于突出的翼部35a、35b与叶片的有效部分34a错开相同的突出的翼部35a、35b的弧线CL1与叶片有效部分34a的弧线CL2，在叶片的有效部分34a的最大翼厚W2处相互一致。因此，突出的翼部35a、35b的最大翼厚W1与叶片的有效部分34a的最大翼厚W2不一致。还有，在叶片的有效部分34a的最大翼厚W2处，使各自的弧线CL1、CL2一致的突出的翼部35a、35b和叶片的有效部分34a的横截面形状使朝着后缘34f的腹侧36a的轮廓线36b与背侧37a的轮廓线37b一致。
另一方面，突出的翼部35a、35b的轴线yA、yB相对于叶片的有效部分34a的前沿34e偏离，分别形成倾斜角∧h、∧c。还有，突出的翼部35a、35b的倾斜的轴线yA、yB相对于叶片的有效部分的全翼展L。分别形成高度Lh、Lc。
轴线yA、yB的倾斜角∧h、∧c同时在下式的范围内设定。
[式1]
15°≤∧h，∧c≤45°
轴线yA、yB的倾斜角的各自的范围是充分考虑主流体F的失速而设定的。
如图2所示，理想的是，主流体F一般要相对于坐标轴X与翼入口角β的翼入口线F1(弧线CL1、CL2的切线)一致，但是实际上它多数相对于坐标轴X用流入角σ流入叶栅。在此情况下，称翼入口角β与流入角σ之差为迎角i(压角)，此迎角i朝着腹侧36a，产生失速，称为正的失速。
主流体F是否产生正的失速，完全与迎角i的大小有关。因此，用实验预先直接求得流入角σ，如果如图4所示，用实验求得的流入角σ在从叶栅损失特性L的最小值Wmin的交点M至叶栅损失值2Wmin的交点N的正的失速边界范围内，则迎角i就可避免正的失速危险性。
这样，为了确实避免主流体F的失速危险性，要分别将轴线yA、yB的倾斜角∧h、∧c设定在包括在如图4所示的正失速边界范围内的15°～45°的范围内。因此，如果偏离这个范围，就有失速的危险。
还有，轴线yA、yB的各自的高度Lh、Lc要相对于叶片的有效部分34a的全翼展Lo设定在下式的范围内。
[式2]
1/6＝Lh/Lo，Lc/Lo≤2/6
此关系式是根据这样一个关系设定的，即为了确实避免主流体F的失速危险性，轴线yA、yB的各自的倾斜角∧h、∧c要设定在包括在正失速边界范围内的15°～45°的范围内。如果偏离此范围，就有失速的危险。
顺便说一下，在将轴线yA、yB的各自的倾斜角设定为15°～45°，将突出的翼部35a、35b的各自的翼展比Lh/Lo、Lc/Lo设定在上式的范围内的情况下，与以不存在突出的翼部35a、35b的情况下的过去的叶栅损失值1.0为基准作比较，则如图5所示，在突出的翼部35a、35b的各自的翼展比Lh/Lo、Lc/Lo的范围
Figure C9712050900111
都比过去的比较基准值1.0低时，由实验确定，有好的结果。
下面说明其作用。
当主流体F以压力(静压)Po流入叶栅的场合，由于叶栅之间的流体通路有限，故其速度加大，压力Po降低。因此，如图3的实线与虚线所示，沿叶片的有效部分34a的翼展中心线X3流动的主流体F的压力分布特性PA与沿突出的翼部35a、35b的各自的翼展中心线X4、X4流动的主流体F的压力分布特性PB，一直到叶栅的最小通路部分的压力P1为止，都是往下降的，从此压力P1向后缘34f，压力逐步恢复。在此场合，由于主流体F首先流入突出的翼部35a、35b的各自的点S1、S1，然后流入叶片的有效部分34a的点S2，故在前缘34e的线上的点S2与S3、S3之间产生压力差，由于此压力差，产生挤压力PF。此挤压力PF由于从叶片的有效部分34a的翼展中心线X3向前导部分34b和翼尖部分34c作用，故可如图14所示抑制背侧马蹄型涡流25a、25b。还有，在图3中，通过突出的翼部35a、35b的各自的翼展中心线X4、X4和叶片有效部分34a的翼展中心线X3的主流体F，其压力一过压力P1就恢复，故在后缘34f的点S4、S5、S5处又重新一致。
还有，如图2所示，由于本实施方式的形成是因为使叶片有效部分34a的最大叶片厚度W2与突出的翼部35a、35b的各自的最大厚度W1一致，因而一个叶片的腹侧与另一相邻的叶片的背侧的压力差要如图17所示低于过去的技术的压力差[S10(S20)-S30]，虽然从一个叶片的腹侧朝另一个叶片的背侧由腹侧马蹄型涡流长大起来的流体通路涡流可以流动，但可用上述挤压力PF将其抑制而变小。
这样，在本实施方式中，由于形成将基准叶素34d在线X2的上面堆积、而且具有朝着主流体F前进的突出的翼部35a、35b和叶片有效部分34a的叶片34，并且产生从叶片有效部分34a的中心至前导部分34b和翼尖部分34c的挤压力PF，故能抑制背侧马蹄型涡流。
还有，在本实施方式中，由于使突出的翼部35a、35b与叶片有效部分34a的最大翼厚W1、W2相互一致而使一个叶片的腹侧与另一个相邻的叶片的背侧的压力差比过去的技术的小，因此，可用上述挤压力将从一个叶片的腹侧至另一个相邻的叶片的背侧的流体通路涡流抑制成低的。
还有，由于将突出的翼部35a、35b的各自的轴线yA、yB的倾斜角∧A、∧C和轴线YA、YB的各自的高度Lh、Lc设定在主流体不失速的范围内，故即使在部分载荷下运行、流量比较少时，也可以继续安全运行。
图6示出了本发明的用于轴流式流体机械的叶片的第一实施方式的第一实施例的说明图。
图6所示的实施例为适用于轴流式汽轮机的叶片，它只有厚翼与第一实施方式不同，其它结构实质上并无差异，因此，给以相同的符号，而说明则省去。
本实施例由于同样能产生从叶片有效部分34a的翼展中心线X3向前导部分34b和翼尖部分34c的挤压力PF，故同第一实施方式一样，能抑制背侧马蹄型涡流。
还有，本实施例由于使叶片有效部分34a的最大翼厚W2与突出的翼部35a、35b的各自的最大翼厚W1相互一致，故与第一实施方式相同，能用上述挤压力PF抑制流体通路涡流。
图7所示为用于轴流式空气压缩机和轴流式蒸汽透平的本发明的用于轴流体式流体机械的叶片的第二实施方式的示意透视图。还有，图7所示的翼型是用于轴流式空气压缩机的叶片的一个例子。再有，与第一实施方式的结构部分相同的部分给以同样的符号，省去其重点的说明，只说明不同之处。
本实施方式，除了第一实施方式的突出的翼部35a、35b外，还分别设有朝着主流体F的后面流动侧的与叶片有效部分34a的后缘34f连续一体地形成的突出的翼部38a、38b。
突出的翼部38a、38b是由轴线yA1、yB1形成的，它具有分别从叶片有效部分34a的前导部分34b和翼尖部分34c向主流体F的后面流动侧延长的轴基线XA1、XB1与从轴基线XA1、XB1的端部与叶片的有效部分34a的后缘34f连接的弧状弯曲面。
还有，突出的翼部38a、38b使轴线YA1、YB1与叶片的有效部分34a的后缘34f的交点zA1、zb1在连接时形成圆角。
还有，从叶片的有效部分34a的后缘34f连续一体地鼓出的突出的翼部38a、38b的横截面与只是叶片的有效部分34a的横截面在形成时，如图8所示，主流体F的流入角分别相对于突出的翼部35a、35b与叶片的有效部分34a错开相同的突出的翼部35a、35b的弧线CL1与叶片有效部分34a的弧线CL2，在叶片有效部分34a的最大翼厚W2处相互一致。因此，突出的翼部35a、35b的最大翼部W1与叶片有效部分34a的最大翼厚W2不一致。还有，在叶片有效部分34a的最大翼厚W2处，成为一致的突出的翼部35a、35b的弧线CL1与叶片有效部分34a的弧线CL2随着朝着各自的后缘34f1、34f2的方向而偏离。
另一方面，突出的翼部38a、38b的各自的轴线XA1、XB1相对于叶片有效部分34a的后缘34f偏离，形成各自的倾斜角∧ht、∧ct。还有，突出的翼部38a、38b的各自的倾斜的轴线YA1、YB1相对于叶片有效部分的全翼展Lo分别形成高度Lht、Lhc。倾斜角∧ht、∧ct和高度Lht、Lhc分别设定在下列各式的范围内。
[式3]
15°≤∧ht，∧ct≤45°
1/6≤Lht/Lo，Lct/Lo≤2/6
在将倾斜角∧ht、∧ct和高度Lht、Lct分别设定在上面各式的范围内的场合，则如图9的虚线所示，沿叶片有效部分34a的翼展中心线X3流动的主流体F的压力分布特性PA，当在叶片有效部分34a的S21处用压力Po流入的主流体F到达叶栅的最小通路时，就与压力P1靠近，此后，压力逐渐恢复，当到达后缘34f的点S11时，就回复至原来的压力Po。
另一方面，如图9a的实线所示，沿突出的翼部35a、35b、38a、38b的各自的翼展中心线X4、X4流动的主流体F的压力分布特性PB，当在突出的翼部35a、35b的各自的点S11、S11处用压力Po流入的主流体F到达叶栅的最小通路时，就下降至压力P1，此后，压力回复，当到达各自的突出的翼部38a、38b时，就回复至原来的压力Po。在此场合下，在各自的点S21与S31、S31和点S41与点51、S51处产生压力差，此压力差分别从叶片有效部分34a的中间向前缘34e的前导部分34b、翼尖部分34c和后缘34f的前导部分34b、翼尖部分34c结予挤压力PF、PF。
这样，在本实施方式中，由于在叶片有效部分34a上分别连续一体地形成前缘34e侧及后缘34f侧的突出的翼中35a、35b、38a、38b，从叶片有效部分34a的中间分别向前导部分34b和翼尖部分34c产生两重的挤压力PF、PF，因此可以确实地抑制沿叶片的背侧流动的背侧马蹄型涡流和从一个叶片的腹侧向另一个相邻的叶片的背侧流动的流体通路涡流。而且，虽然本实施方式作为一个例子说明了用于轴流式空气压缩机的叶片，但它也适用于蒸汽透平中所用的叶片。
还有，虽然本实施方式所说明的是一个方面在叶片有效部分34a的前缘34e的前导部分34b和翼尖部分34c上分别设置突出的翼部35a、35b，一方面在后缘34f的前导部分34b和翼尖部分34c上分别设置突出的翼部38a、38b，但是并不限于这种实施方式，而是如图10所示，也可在叶片有效部分34a的前缘34e的前导部分34b侧设置突出的翼部35a，还有，也可如图11所示，在叶片有效部分34a的前缘34e的前导部分34b侧和后缘34f的前导部分34b侧分别设置突出的翼部35a、38a。特别是，由于挤压力PF抑制了在旋转中的叶片34上产生的离心力，因此在用于轴流式空气压缩机和轴流式汽轮机的动叶片的场合，也有良好的效果。
图12示出本发明的用于轴流式流体机械的叶片的第三实施方式的示意图。还有，与第一实施方式的结构部分相同的部分给以同样的符号。
本实施方式将叶片34的叶片有效部分划分为前导翼部39、中间翼部40和翼尖翼部41，将各翼部39、40、40做成连续的一体，同时，使之从分别用前导翼部39和翼尖翼部41的假想虚线表示的基准叶素39g与用中间翼部40的假想虚线表示的基准叶素39的前缘34e朝主流体F前进。在此场合，通过前导翼部39的横截面中心(惯性主轴)的轴线I和通过翼尖翼部41的横截面中心(惯性主轴)的轴线K分别相对于通过中间翼部40的横截面中心(惯性主轴)形成倾斜角∧h1、∧c1。还有，通过前导翼部39的横截面中心的轴线I和通过翼尖翼部41的横截面中心的轴线K相对于叶片有效部分34a的全翼展L01形成各自的高度Lh1、Lc1。
通过横截面中心的轴线I、K的倾斜角∧h1、∧c1都在下式范围内设定。
[式4]
15°≤∧h1，∧c1≤45°
同第一实施方式一样，此设定范围充分考虑了主流体F的失速，如果偏离这一范围，则有失速的危险。
还有，通过横截面中心的轴线I、K的各自的高度Lh1、Lc1相对于叶片有效部的全翼展Lo1在下式范围内设定。
[式5]
1/6＝Lh1/Lo1，Lc1/Lo1≤2/6
此关系式是根据这样一个关系设定的，即为了确实避免主流体F的失速危险性，通过横截面中心的轴线I、K的各自的倾斜角∧h1、∧c1要设定在包括在正失速边界范围内的15°～45°的范围内。
另一方面，分别从中间翼部40的前缘34e连续一体地鼓出的前导翼部39的横截面和翼尖翼部41的横截面与只是中间翼部40的横截面在形成时，如图13所示，主流体F的流入角分别相对于前导翼部39、翼尖翼部41和中间翼部错开相同的前导翼部39、翼尖翼部41的弧线CL11和中间翼部40的线CL21，在中间翼部40的最大翼厚W21处，相互一致。因此，前导翼部39、翼尖翼部41的最大翼厚W11与中间翼部40的最大翼厚W21不一致。
这样，由于本实施方式将叶片有效部分分别划分为前导翼部39、中间翼部40和翼尖翼部41，使之分别从前导翼部39、翼尖翼部41和中间翼部40的前缘34e朝着主流体F前进，故与第一实施方式相同，能够产生从中间翼部40分别朝着前导翼部49的前导部分34b和翼尖翼部41的翼尖部分34c的挤压力PF。
因此，在本实施方式中，由于能产生从中间翼部40分别朝着前导翼部的前导部分34b和翼尖翼部41的翼尖部分34c的挤压力PF，所以能抑制背侧马蹄型涡流和流体通路涡流。还有，由于本实施方式的挤压力PF更多地产生在由背侧马蹄型涡流引起的边界层剥离位置处，故在用于轴流式空气压缩机的静叶片与动叶片时，有良好的效果。
如上所述，由于本发明的用于轴流式流体机械的叶片在前导部分侧和翼尖部分侧的至少一个具有与叶片有效部分的前缘连续一体地形成的突出的翼部，产生从叶片有效部分的中间朝着前导部分和翼尖部分的至少一个的挤压力，同时，使叶片有效部分的最大翼厚与突出的翼部的最大翼厚相互一致，将一个叶片的腹侧与另一个相邻叶片的背侧的压力差抑制或低的，因此，可以抑制背侧马蹄型涡流和流体通路涡流，能够实现具有比过去高的叶栅效率的用于轴流式流体机械的叶片。
还有，由于本发明的用于轴流式流体机械的叶片在前导部分侧和翼尖部分侧的至少一个上具有分别与叶片有效部分的前缘和后缘连续一体地形成的突出的翼部，产生分别从叶片有效部分的中间朝着前缘的前导部分侧、翼尖部分侧和后缘的前导部分侧，翼尖部分侧的两重挤压力，因此能确实地抑制背侧马蹄型涡流和流体通路侧涡流。
还有，由于本发明的用于轴流式流体机械的叶片将叶片有效部分划分为前导翼部、中间翼部和翼尖翼部，使前导翼部和翼尖翼部分别相对于中间翼部的前缘连续一体地鼓出，产生从中间翼部朝着前导翼部的前导部分和翼尖翼部的翼尖部分的挤压力，同时，中间翼部的最大翼厚与前导翼部和翼尖翼部的各自的最大翼厚相互一致，将一个叶片的腹侧与另一个相邻叶片的背侧的压力差抑制成低的，因此，可以抑制背侧马蹄型涡流和流体通路涡流。

Claims (9)

1.一种用于轴流式流体机械的叶片，其特征在于：由从叶片有效部分(34a)的前导部分(34b)和翼尖部分(34c)的至少一个朝上流侧延伸的轴基线(XA、XB)、以及在从此轴基线(XA、XB)的端部朝上述叶片有效部分(34a)的前缘(34e)倾斜地延伸的轴线(YA、YB)形成突出的翼部(35a、35b)，该翼部设置成与上述前缘(34e)连续成一体，同时，上述叶片有效部分(34a)的最大翼厚(W2)与上述突出的翼部的最大翼厚(W1)按同一翼厚形成。
2.如权利要求1的用于轴流式流体机械的叶片，其特征为，朝叶片有效部分(34a)的前缘(34e)倾斜地延伸的轴线(YA、YB)将相对于叶片有效部分的前缘(34e)的倾斜角设定在15°～45°的范围内。
3.如权利要求1的用于轴流式流体机械的叶片，其特征为，朝叶片有效部分(34a)的前缘(34e)倾斜地延伸的轴线(YA、YB)的高度(Lh、Lc)相对于叶片有效部分(34a)的全翼展(Lo)设定在1/6～2/6的范围内。
4.如权利要求1的用于轴流式流体机械的叶片，其特征为，把从上述叶片有效部分(34a)的前导部分(34b)和翼尖部分(34c)的至少一个朝下流侧延伸的轴基线(XA1、XB1)，以及从此轴基线(XA1、XB1)的端部朝上述叶片有效部分(34a)的后缘(34f)倾斜地延伸的轴线(YA1、YB1)形成的突出翼部(38a、38b)，该翼部设置成与上述后缘(34f)连续成一体，同时，上述叶片有效部分(34a)的最大翼厚(W1)和设置在上述后缘上的突出的翼部(38a、38b)的最大翼厚(W1)形成同一翼厚。
5.如权利要求4的用于轴流式流体机械的叶片，其特征为，叶片有效部分(34a)的后缘(34f)倾斜地延伸的轴线(YA1、YB1)将相对于叶片有效部分(34a)的后缘(34f)的倾斜角设定在15°～45°的范围内。
6.如权利要求4的用于轴流式流体机械的叶片，其特征为，朝叶片有效部分(34a)的后缘(34f)倾斜地延伸的轴线(YA1、YB1)的高度(Lht、Lct)相对于叶片有效部分的全翼展(Lo)设定在1/6～2/6的范围内。
7.一种用于轴流式流体机械的叶片，其特征为，在叶片有效部分(34a)上划分的前导翼部(39)、中间翼部(40)和翼尖翼部(41)是连续一体地形成的，通过前导翼部(39)的横截面中心的轴线(1)和通过翼尖翼部(41)的横截面中心的轴线(K)分别相对于通过上述中间翼部(40)的横截面中心的轴线(J)朝上流侧形成倾斜的同时，上述前导翼部(39)和翼尖翼部(41)的各自的最大翼厚(W11)与上述中间翼部的最大翼厚(W21)都按同一翼厚形成。
8.如权利要求7的用于轴流式流体机械的叶片，其特征为，通过前导翼部(39)的横截面中心的轴线(1)和通过翼尖翼部(41)的横截面中心的轴线(K)分别相对于通过中间翼部(40)的横截面中心的轴线(J)将倾斜角设定在15°～45°的范围内。
9.如权利要求7的用于轴流式流体机械的叶片，其特征为，通过前导翼部(39)的横截面中心的轴线(1)的高度(Lht)和通过翼尖翼部(41)的横截面中心的轴线(K)的高度(Lct)分别相对于叶片有效部分的全翼展(Lo)，设定在1/6～2/6的范围内。
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