DE102019008166A1 - Strömungsprofil und damit ausgestattete mechanische maschine - Google Patents

Strömungsprofil und damit ausgestattete mechanische maschine Download PDF

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Abstract

Offenabart ist ein Strömungsprofil mit: einem Strömungsprofilabschnitt mit einer Strömungsprofiloberfläche, die sich entlang einer Spannweitenrichtung zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante erstreckt, und zumindest einem Verbindungsloch, das sich zumindest in dem Strömungsprofilabschnitt erstreckt und ein erstes Öffnungsende besitzt, welches zu der Strömungsprofiloberfläche geöffnet ist, durch das das erste Öffnungsende mit einem zweiten Öffnungsende in Verbindung ist, das in einem Abschnitt des Strömungsprofils, der nicht der Strömungsprofilabschnitt ist, oder in einer Vorrichtung, an der das Strömungsprofil installiert ist, vorgesehen ist. An einem Querschnitt senkrecht zu der Spannweitenrichtung durch eine Position des ersten Öffnungsendes der Spannweitenrichtung liegt ein Winkel A1, der eine Bedingung (a) erfüllt, in einem Winkelbereich, der gleich oder größer ist als minus 10 Grad und gleich oder kleiner ist als 10 Grad bezüglich einer Verlängerungslinie, erhalten durch Verlängern einer Wölbungslinie des Strömungsprofilabschnitts von der Vorderkante, während die Vorderkante als eine Mitte gewählt ist. Die Bedingung (a) ist eine Bedingung, dass ein statischer Druck an einer Position des ersten Öffnungsendes gleich einem statischen Druck an einer Position des zweiten Öffnungsendes ist, wenn der Strömungsprofilabschnitt eine Fluidströmung von einer Richtung des Winkels A1 zu der Vorderkante empfängt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf ein Strömungsprofil und eine damit ausgestattete mechanische Maschine.
  • HINTERGRUND
  • Bei Strömungsprofilen, die an mechanischen Maschinen angewendet werden, wie beispielsweise einer Strömungsmaschine oder einer Fluidmaschine, tritt ein Verlust aufgrund einer Strömungsablösung an einer Strömungsprofiloberfläche oder dergleichen auf, wodurch die Leistung oder Betriebseffizienz der mechanischen Maschine in einigen Fällen reduziert wird. In dieser Hinsicht ist ein Strömungsprofil entwickelt worden, um den aufgrund der Fluidablösung oder dergleichen in einigen Fällen verursachten Verlust zu reduzieren.
  • Patentdokument 1 offenbart eine Turbinenschaufel (Strömungsprofil), das mit einem Umgehungsströmungsdurchgang versehen ist, der um eine Tragwandoberfläche herum vorgesehen ist, um von einer Bauchseite (Überdruckseite) zu einer Rückseite (Saugdruckseite) in der Umgebung eines Abschnitts mit maximaler Dicke des Strömungsprofilabschnitts hindurchzugehen. Bei dieser Turbinenschaufel ist eine Druckdifferenz zwischen der Bauchseite und der Rückseite um die Tragwandoberfläche herum reduziert, indem ein Teil des Arbeitsfluids von der Bauchseite zu der Rückseite über den oben beschriebenen Umgehungsströmungsdurchgang herumgeleitet wird, so dass der Strömungsverlust durch Reduzieren einer Sekundärströmung reduziert ist.
  • Zitierungsliste
  • Patentliteratur
  • Patentdokument 1: JP 2005-98203A
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • In den letzten Jahren wurden die Anforderungen hinsichtlich der Betriebsbedingung der mechanischen Maschine wie einer Rotationsmaschine diversifiziert und deren Betrieb erfolgt unter einer Betriebsbedingung (wie einem Teillastbetrieb), die in einigen Fällen von einem Auslegungspunkt abweicht. Daher besteht eine Forderung nach einem Strömungsprofil, das eine Fluidablösung auch unter einer Maschinen-Betriebsbedingung verhindern kann, welche von dem Auslegungspunkt abweicht.
  • Hinsichtlich der oben beschriebenen Probleme wurde zumindest eine Ausführungsform der Erfindung getätigt und es ist eine Aufgabe derselben, ein Strömungsprofil und eine damit ausgestattete mechanische Maschine vorzusehen, die eine Strömungsablösung vermindern oder verhindern kann, die an einer Strömungsprofiloberfläche auftreten könnte.
  • (1) Gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Strömungsprofil vorgesehen, mit: einem Strömungsprofilabschnitt mit einer Strömungsprofiloberfläche, die sich entlang einer Spannweitenrichtung zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante erstreckt, und zumindest einem Verbindungsloch, das sich zumindest in dem Strömungsprofilabschnitt erstreckt und ein erstes Öffnungsende besitzt, welches zu der Strömungsprofiloberfläche geöffnet ist, durch das das erste Öffnungsende mit einem zweiten Öffnungsende in Verbindung ist, das in einem Abschnitt des Strömungsprofils, der nicht der Strömungsprofilabschnitt ist, oder in einer Vorrichtung, an der das Strömungsprofil installiert ist, vorgesehen ist, wobei, an einem Querschnitt senkrecht zu der Spannweitenrichtung durch eine Position des ersten Öffnungsendes der Spannweitenrichtung ein Winkel A1, der eine Bedingung (a) erfüllt, in einem Winkelbereich liegt, der gleich oder größer ist als minus 10 Grad und gleich oder kleiner ist als 10 Grad bezüglich einer Verlängerungslinie, erhalten durch Verlängern einer Wölbungslinie des Strömungsprofilabschnitts von der Vorderkante, während die Vorderkante als eine Mitte gewählt ist, und wobei die Bedingung (a) eine Bedingung ist, dass ein statischer Druck an einer Position des ersten Öffnungsendes gleich einem statischen Druck an einer Position des zweiten Öffnungsendes ist, wenn der Strömungsprofilabschnitt eine Fluidströmung von einer Richtung des Winkels A1 zu der Vorderkante empfängt.
  • In einigen Fällen ist die Vorrichtung mit dem Strömungsprofil so ausgestaltet, dass die Richtung des Fluids (Hauptströmung), dass zu dem Strömungsprofil strömt, einer Verlängerungslinie folgt, die erhalten ist durch Verlängern der Wölbungslinie (engl.: „camber line“) des Strömungsprofilabschnitts von der Vorderkante. In einem solchen Strömungsprofil gibt der oben beschriebene Winkel A1 eine Richtung an, die der Verlängerungslinie der Wölbungslinie des Strömungsprofilabschnitts folgt. Der Winkel A1 gibt also dem Auftreffwinkel (entsprechend dem Angriffswinkel) des Fluids auf den Strömungsprofilabschnitt beim Betrieb der Vorrichtung mit dem Strömungsprofil am Auslegungspunkt an.
  • In dieser Hinsicht sind bei der Konfiguration gemäß Paragraph (1) oben beim Betrieb am Auslegungspunkt (d.h. unter der Betriebsbedingung, bei der das Fluid zu dem Strömungsprofilabschnitt von der Richtung des Winkels A1 strömt), die ersten und zweiten Öffnungsenden des Verbindungslochs in den Positionen vorgesehen, wo die statischen Drücke gleich zueinander werden. Daher gibt es unter der Betriebsbedingung in der Umgebung des Auslegungspunktes im Wesentlichen keine Druckdifferenz zwischen den Positionen der ersten und zweien Öffnungsenden, und eine durch das Verbindungsloch passierende Strömung wird im Wesentlichen nicht erzeugt. Wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunt abweicht (d.h. wenn der Auftreffwinkel des Fluids von dem Winkel A1 abweicht) wird eine Druckdifferenz zwischen den Positionen der ersten und zweiten Öffnungsenden erzeugt. In Folge dessen wird eine durch das Verbindungsloch passierende Strömung von einem der Öffnungsenden der Hochdruckseite zu dem anderen Öffnungsende der Niederdruckseite erzeugt. Da diese Strömung von dem Öffnungsende der Niederdruckseite ausgegeben wird, wird zusätzlich ein Moment der Strömung (Hauptströmung) um die Oberfläche des mit dem Öffnungsende versehenen Elements der Niederdruckseite (typischerweise der Strömungsprofilabschnitt) aufgeprägt, sodass es möglich ist, eine Strömungsablösung, die an dieser Oberfläche auftreten könnte, zu verringern oder zu verhindern.
  • Daher ist es bei der Konfiguration gemäß Paragraph (1) möglich, eine Leistungsverschlechterung bei dem Betrieb in der Umgebung des Auslegungspunktes zu verringern oder zu verhindern, und eine Strömungsablösung an der Strömungsprofiloberfläche, die auftreten könnte, wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht, zu verringern oder zu verhindern.
  • Man beachte, dass die Frage, welche der ersten und zweiten Öffnungsenden die Position mit einem höheren oder niedrigeren Druck hat, wenn die Betriebsbedingung der Vorrichtung mit dem Strömungsprofil von dem Auslegungspunkt abweicht, von der Form des Strömungsprofilabschnitts abhängt, den Positionen der ersten und zweiten Öffnungsenden, in welchem Ausmaß die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht (d.h. von der Abweichungsrichtung des Auftreffwinkels des Fluids) oder der gleichen abhängt.
  • (2) Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung bei der Konfiguration gemäß Paragraph (1) oben einen Rumpf eines Luftfahrzeugs, und der Strömungsprofilabschnitt umfasst ein vertikales Heck oder ein horizontales Heck des Luftfahrzeugs.
  • Bei der Konfiguration gemäß Paragraph (2) oben ist das erste Öffnungsende zu der Strömungsprofiloberfläche des vertikalen Hecks oder des horizontalen Hecks des Luftfahrzeugs geöffnet vorgesehen. Außerdem ist das zweite Öffnungsende in der Position an der Oberfläche des Rumpfs vorgesehen, die denselben statischen Druck hat wie der von der Position des ersten Öffnungsendes beim Betrieb an den Auslegungspunkt des Luftfahrzeugs (beispielsweise ein Betrieb bei Reisegeschwindigkeit). Daher kann gemäß der Beschreibung in Paragraph (1) oben eine Leistungsverringerung beim Betrieb in der Umgebung des Auslegungspunktes verringert oder verhindert werden, und eine Strömungsablösung an der Oberfläche (Strömungsprofiloberfläche) des vertikalen Hecks oder des horizontalen Hecks, die auftreten kann, wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht, wird verringert oder verhindert.
  • (3) Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die Strömungsprofiloberfläche bei der Konfiguration von Paragraph (2) oben eine linke Seitenoberfläche und eine rechte Seitenoberfläche des vertikalen Hecks. Außerdem ist das erste Öffnungsende zu der linken Seitenoberfläche des vertikalen Hecks geöffnet, während das zweite Öffnungsende zu einer Oberfläche eines Abschnitts einer rechten Seite des Rumpfs geöffnet ist. Alternativ ist das erste Öffnungsende zu der rechten Seitenoberfläche des vertikalen Hecks geöffnet, während das zweite Öffnungsende zu einer Oberfläche eines Abschnitts einer linken Seite des Rumpfs geöffnet ist.
  • Bei der Konfiguration von Paragraph (3) oben wird, wenn das erste Öffnungsende an der linken Seitenoberfläche des vertikalen Hecks vorgesehen ist und das zweite Öffnungsende an dem rechten Seitenabschnitt des Rumpfs vorgesehen ist, unter einer Flugbedingung (Betriebsbedingung) bei der die Luftströmung von der rechten Seite auf den Rumpf gerichtet ist, (d.h. einer von dem Auslegungspunkt abweichenden Flugbedingung), eine Strömung erzeugt, die durch das Verbindungsloch von dem zweiten Öffnungsende der rechten Seite zu der linken Oberfläche des vertikalen Hecks passiert. Wenn das erste Öffnungsende an der rechten Seitenoberfläche des vertikalen Hecks vorgesehen ist, und das zweite Öffnungsende an dem linken Seitenabschnitt des Rumpf vorgesehen ist, wird unter einer Flugbedingung, bei der die Luftströmung von der linken Seite auf den Rumpf gerichtet ist (d.h. wenn die Flugbedingung von einem Auslegungspunkt abweicht), eine Strömung erzeugt, die durch das Verbindungsloch von dem zweiten Öffnungsende der linken Seite zu der rechten Seitenoberfläche des vertikalen Hecks passiert.
  • Daher ist es bei der Konfiguration von Paragraph (3) oben möglich, eine Strömungsablösung von der linken Seitenoberfläche oder der rechten Seitenoberfläche des vertikalen Hecks, die auftreten kann, wenn die Flugbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht , zu verringern oder zu verhindern.
  • (4) Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die Strömungsprofiloberfläche bei der Konfiguration von Paragraph (2) oben eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche des horizontalen Hecks, wobei das erste Öffnungsende zu der oberen Oberfläche oder der unteren Oberfläche des horizontalen Hecks geöffnet ist, und das zweite Öffnungsende zu einer Oberfläche des Rumpfs geöffnet ist.
  • Bei der Konfiguration von Paragraph (4) oben wird, beispielsweise wenn das erste Öffnungsende an der unteren Oberfläche des horizontalen Hecks vorgesehen ist und das zweite Öffnungsende an der oberen Oberfläche des Rumpfs vorgesehen ist, unter der Flugbedingung, bei der die Luftströmung von der oberen Seite zu dem Rumpf gerichtet ist (d.h. unter der Flugbedingung, die von dem Auslegungspunkt abweicht), eine Strömung erzeugt, die durch das Verbindungsloch von dem zweiten Öffnungsende der oberen Oberfläche des Rumpfs zu der unteren Oberfläche des horizontalen Hecks passiert. Außerdem wird, beispielsweise wenn das erste Öffnungsende an der oberen Oberfläche des horizontalen Hecks vorgesehen ist und das zweite Öffnungsende an der unteren Oberfläche des Rumps vorgesehen ist, unter dem Flugbedingung oder -zustand bei der bzw. dem die Luftströmung von der unteren Seite zu dem Rumpf gerichtet ist (d.h. unter der Flugbedingung bzw. -zustand, die bzw. der von dem Auslegungspunkt abweicht), eine Strömung erzeugt, die durch das Verbindungsloch von dem zweiten Öffnungsende der unteren Oberfläche des Rumpfs zu der oberen Oberfläche des horizontalen Hecks passiert.
  • Daher ist es bei der Konfiguration von Paragraph (4) oben möglich, eine Strömungsablösung an der oberen oder unteren Oberfläche des horizontalen Hecks, die auftreten kann, wenn die Flugbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht, zu verringern oder zu verhindern.
  • (5) Gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Strömungsprofil vorgesehen, mit: einem Strömungsprofilabschnitt mit einer Strömungsprofiloberfläche, die sich entlang einer Spannweitenrichtung zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante erstreckt, einem Verbindungselement, mit dem der Strömungsprofilabschnitt verbunden ist, und zumindest einem Verbindungsloch mit einem ersten Öffnungsende, das zu der Strömungsprofiloberfläche geöffnet ist, und einem zweiten Öffnungsende, das zu einer Oberfläche des Verbindungselements geöffnet ist und sich in dem Strömungsprofilabschnitt und dem Verbindungselement erstreckt.
  • Bei dem Betrieb am Auslegungspunkt der Vorrichtung mit dem Strömungsprofil liegt eine Position mit demselben statischen Druck wie die der Position an der Oberfläche des Strömungsprofilabschnitts (Strömungsprofiloberfläche) an der Oberfläche des Verbindungselements in einigen Fällen vor.
  • In dieser Hinsicht ist bei der Konfiguration von Paragraph (5) oben das erste Öffnungsende des Verbindungslochs an der Strömungsprofiloberfläche vorgesehen, und das zweite Öffnungsende ist an der Oberfläche des Verbindungselements vorgesehen. Daher können die ersten und zweiten Öffnungsenden in den Positionen vorgesehen sein, wo die statischen Drücke bei dem Betrieb an dem Auslegungspunkt der Vorrichtung mit dem Strömungsprofil gleich zueinander werden. Durch Vorsehen der ersten und zweiten Öffnungsenden in solchen Positionen, wird daher im Wesentlichen keine Druckdifferenz in den Positionen der ersten und zweiten Öffnungsenden unter der Betriebsbedingung in er Umgebung des Auslegungspunktes erzeugt, sodass eine durch das Verbindungsloch passierende Strömung praktisch nicht erzeugt wird. Wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht, wird eine Druckdifferenz zwischen den Positionen der ersten und zweiten Öffnungsenden erzeugt. In Folge dessen wird eine Strömung erzeugt, die durch das Verbindungsloch von einem der Öffnungsenden der Hochdruckseite dem anderen Öffnungsende der Niederdruckseite passiert. Da diese Strömung von dem Öffnungsende der Niederdruckseite ausgegeben wird, wird außerdem ein Moment auf die Strömung (Hauptströmung) um die Oberfläche des Elements, das mit dem Öffnungsende der Niederdruckseite versehen ist (typischerweise der Strömungsprofilabschnitt) aufgeprägt, sodass eine Strömungsablösung, die an einer solchen Oberfläche auftreten kann, verringert oder verhindert werden kann.
  • Bei der Konfiguration von Paragraph (5) oben ist daher möglich, eine Leistungsverschlechterung bei dem Betrieb i n der Umgebung des Auslegungspunktes zu verringern oder zu verhindern und eine Strömungsablösung an der Strömungsprofiloberfläche, die auftreten kann, wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht, zu verringern oder zu verhindern.
  • (6) gemäß einigen Ausführungsformen umfasst bei der Konfiguration von Paragraph (5) oben die Strömungsprofiloberfläche eine Druckoberfläche und eine Saugoberfläche, und die Oberfläche des Verbindungselements ist mit dem Strömungsprofilabschnitt verbunden und umfasst eine Endwandoberfläche, die einen Strömungsweg eines Arbeitsfluid einer Turbine bildet.
  • Bei dem Strömungsprofil mit der Konfiguration von Paragraph (6) oben, ist der Strömungsprofilabschnitt, der die Druckoberfläche und die Saugoberfläche umfasst, mit der Endwandoberfläche verbunden, die den Strömungsweg des Arbeitsfluids der Turbine bildet, und das Arbeitsfluid der Turbine strömt um die Druckoberfläche und die Saugoberfläche des Strömungsprofils herum. Wenn die Betriebsbedingung der Turbine von dem Auslegungspunkt (Nennbetrieb) abweicht, kann eine Strömungsablösung des Arbeitsfluids an der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche auftreten. In dieser Hinsicht ist bei der Konfiguration von Paragraph (6) oben das erste Öffnungsende an der Druckoberfläche oder an der Saugoberfläche des Strömungsprofilabschnitt vorgesehen, und das zweite Öffnungsende ist an der Oberfläche des Verbindungselements vorgesehen. Daher kann gemäß der Beschreibung in Paragraph (5) oben eine Leistungsverringerung in dem Betrieb in der Umgebung des Auslegungspunkts verringert oder verhindert werden und eine Strömungsablösung an der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche, die auftreten kann, wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht, kann verringert oder verhindert werden.
  • (7) Gemäß einigen Ausführungsformen ist bei der Konfiguration von Paragraph (6) oben das erst Öffnungsende zu der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche geöffnet, und das zweite Öffnungsende ist zu der Endwandoberfläche des Verbindungselements geöffnet.
  • In einigen Fällen gibt es eine Position mit demselben statischen Druck wie der der Position der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche an der Endwandoberfläche des Verbindungselements, mit dem der Strömungsprofilabschnitt verbunden ist, bei dem Nennbetrieb der Turbine (Betrieb am Auslegungspunkt). In dieser Hinsicht ist bei der Konfiguration von Paragraph (7) oben das erste Öffnungsende zu der Druckoberfläche oder zu der Saugoberfläche des Strömungsprofilabschnitts geöffnet, und das zweite Öffnungsende ist zu der Endwandoberfläche des Verbindungselements geöffnet. Daher kann gemäß der Beschreibung in Paragraph (6) oben eine Leistungsverschlechterung bei dem Betrieb in der Umgebung des Auslegungspunkts der Turbine verringert oder verhindert werden und eine Strömungsablösung an der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche, die auftreten kann, wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht, kann verringert oder verhindert werden.
  • (8) Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst bei der Konfiguration von Paragraph (6) oben die Oberfläche des Verbindungselements eine stromaufwärtige Endoberfläche, die stromauf von dem Strömungsprofilabschnitt angeordnet ist und sich entlang einer Ebene senkrecht zu einer Axialrichtung erstreckt, das erste Öffnungsende ist zu der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche geöffnet, und das zweite Öffnungsende ist zu der stromaufwärtigen Endoberfläche geöffnet.
  • In einigen Fällen gibt es eine Position mit demselben statischen Druck wie der der Position der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche bei dem Nennbetrieb der Turbine (Betrieb am Auslegungspunkt) an der stromaufwärtigen Endoberfläche des Verbindungselements, mit dem der Strömungsprofilabschnitt verbunden ist. In dieser Hinsicht ist bei der Konfiguration von Paragraph (8) oben das erste Öffnungsenden zu der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche des Strömungsprofilabschnitt geöffnet, und das zweite Öffnungsende ist zu der stromaufwärtigen Endoberfläche des Verbindungselements geöffnet. Daher kann gemäß der Beschreibung in Paragraph (6) oben eine Leistungsverschlechterung bei dem Betrieb in der Umgebung des Auslegungspunkts der Turbine verringert oder verhindert werden und eine Strömungsablösung an der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche, die auftreten kann, wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht, kann verringert oder verhindert werden.
  • (9) Gemäß einigen Ausführungsformen hat bei der Konfiguration von Paragraph (6) oben die Oberfläche des Verbindungselements eine stromabwärtige Endoberfläche, die stromab von den Strömungsprofil angeordnet ist und sich entlang einer Ebene senkrecht zu einer Axialrichtung erstreckt, das erste Öffnungsende ist zu der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche geöffnet, und das zweite Öffnungsende ist zu der stromabwärtigen Endoberfläche geöffnet.
  • In einigen Fällen gibt es eine Position mit demselben statischen Druck wie der von der Position der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche bei dem Nennbetrieb der Turbine (Betrieb am Auslegungspunkt) an der stromabwärtigen Endoberfläche des Verbindungselements, mit dem der Strömungsprofilabschnitt verbunden ist. In dieser Hinsicht ist bei der Konfiguration von Paragraph (9) oben das erste Öffnungsende zu der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche des Strömungsprofilabschnitts geöffnet, und das zweite Öffnungsende ist zu der stromabwärtigen Endoberfläche des Verbindungselements geöffnet. Daher kann gemäß der Beschreibung in Paragraph (6) oben eine Leistungsverschlechterung beim Betrieb in der Umgebung des Auslegungspunkts der Turbine verringert oder verhindert werden und eine Strömungsablösung an der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche, die auftreten kann, wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht, kann verringert oder verhindert werden.
  • (10) Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst bei der Konfiguration von Paragraph (6) oben die Oberfläche des Verbindungselements eine Umfangsendoberfläche, die Umfangsendoberfläche des Verbindungselements des Strömungsprofils und eine Umfangsendoberfläche eines Verbindungselements eines Strömungsprofils angrenzend an das Strömungsprofil in einer Umfangsrichtung sind einander unter Zwischenfügung eines Zwischenraums zugewandt, das erste Öffnungsende ist zu der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche geöffnet, und das zweite Öffnungsende ist zu der Umfangsendoberfläche geöffnet.
  • In einigen Fällen gibt es eine Position mit demselben statischen Druck wie der von der Position der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche bei dem Nennbetrieb der Turbine (Betrieb am Auslegungspunkt) an der Umfangsendoberfläche des Verbindungselements, mit dem der Strömungsprofillabschnitt verbunden ist. In dieser Hinsicht ist bei der Konfiguration von Paragraph (10) oben das erste Öffnungsende zu der Druckoberfläche oder zu der Saugoberfläche des Strömungsprofilabschnitt geöffnet, und das zweite Öffnungsende ist zu der Umfangsendoberfläche des Verbindungselements geöffnet. Daher kann gemäß der Beschreibung in Paragraph (6) oben eine Leistungsverschlechterung bei dem Betrieb in der Umgebung des Auslegungspunkt der Turbine verringert oder verhindert werden und eine Strömungsablösung an der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche, die auftreten kann, wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht, kann verringert oder verhindert werde.
  • (11) Gemäß einigen Ausführungsformen ist bei der Konfiguration von irgendeinem der Paragraphen (6) bis (10) oben das erste Öffnungsende zu der Druckoberfläche an einer Position an der Vorderkantenseite von einem Punkt an der Druckoberfläche, der eine Tangentiallinie parallel zu einer Sehnenrichtung des Strömungsprofilabschnitts hat, geöffnet.
  • Wenn bei dem auf die Turbine angewandten Strömungsprofil ein Auftreffwinkel (Angriffswinkel) des Arbeitsfluids gegen das Strömungsprofil negativ ist (wenn die Fluidströmung so gerichtet ist, das die mit der Saugoberfläche relativ zu dem Auslegungspunkt kollidiert), tritt in einigen Fällen eine Strömungsablösung leicht an der Druckoberfläche in der Umgebung eines Punkts an der Druckoberfläche auf, der eine Tangentiallinie parallel zu der Sehnenrichtung hat. In dieser Hinsicht ist bei der Konfiguration von Paragraph (11) oben das erste Öffnungsende an der Druckoberfläche an einer Position an der Vorderkantenseite von solch einer Position an der Druckoberfläche vorgesehen, wo eine Strömungsablösung leicht auftritt. Daher kann die Fluidablösung, die an der Druckoberfläche in dem Fall eines negativen Auftreffwinkels gemäß obiger Beschreibung einfach auftreten kann, effektiv verringert oder verhindert werden.
  • (12) Gemäß einigen Ausführungsformen ist bei der Konfiguration von irgendeinem der Paragraphen (6) bis (10) oben das erste Öffnungsende zu der Saugoberfläche an einer Position an einer Vorderkantenseite von einem Schnittpunkt zwischen der Saugoberfläche und einer geraden Linie durch die Vorderkante und parallel zu der Wölbungslinie des Strömungsprofilabschnitts in der Vorderkante geöffnet (die Linie mit derselben Distanz von der Druckoberfläche und der Saugoberfläche des Strömungsprofils) geöffnet.
  • Wenn bei dem auf die Turbine angewandten Strömungsprofil der Auftreffwinkel (Angriffswinkel) des Fluids gegen das Strömungsprofil positiv ist (d.h. wenn die Strömung des Fluids so gerichtet ist, dass sie mit der Druckoberfläche relativ zu dem Auslegungspunkt kollidiert), tritt eine Strömungsablösung an der Saugoberfläche an der Position an der Vorderkantenseite von dem Schnittpunkt zwischen der Saugoberfläche und der geraden Linie durch die Vorderkante und parallel zu der Wölbungslinie des Profilabschnitts in der Vorderkante in einigen Fällen leicht auf. In dieser Hinsicht ist bei der Konfiguration von Paragraph (12) oben das erste Öffnungsende an der Saugoberfläche in der Vorderkantenseite von der Position, wo eine Strömungsablösung an der Saugoberfläche in dieser Weise einfach auftritt, vorgesehen. Daher kann eine Fluidablösung, die an der Saugoberfläche in dem Fall eines positiven Auftreffwinkels gemäß obiger Beschreibung leicht auftreten kann, effektiv verringert oder verhindert werden.
  • (13) gemäß einigen Ausführungsformen liegt bei der Konfiguration von irgendeinem der Paragraphen (5) bis (11) oben an einem Querschnitt senkrecht zu der Spannweitenrichtung durch eine Position des ersten Öffnungsendes der Spannweitenrichtung ein Winkel A1, der eine Bedingung (a) erfüllt, in einem Winkelbereich, der gleich oder größer ist als minus 10 Grad und gleich oder kleiner ist als 10 Grad bezüglich einer Verlängerungslinie, erhalten durch Verlängern einer Wölbungslinie des Strömungsprofilabschnitts von der Vorderkante, während die Vorderkante als Mitte gewählt ist, und die Bedingung (a) ist eine Bedingung, dass ein statischer Druck an einer Position des ersten Öffnungsendes der Strömungsprofiloberfläche gleich einem statischen Druck an einer Position des zweiten Öffnungsendes an der Oberfläche des Verbindungselements ist, wenn der Strömungsprofilabschnitt eine Fluidströmung von einer Richtung des Winkels A1 zu der Vorderkante hin empfängt.
  • Bei der Konfiguration von Paragraph (13) oben sind die ersten und zweiten Öffnungsenden des Verbindungslochs in den Positionen vorgesehen, wo die statischen Drücke bei dem Betrieb an dem Auslegungspunkt der Turbine (d.h. bei der Betriebsbedingung, bei der die Fluidströmung zu dem Strömungsprofilabschnitt von der Richtung des Winkels A1 strömt) gleich zueinander werden. Daher gibt es bei der Betriebsbedingung in der Umgebung des Auslegungspunktes im Wesentlichen keine Druckdifferenz zwischen den ersten und den zweiten Öffnungsenden, und es wird im Wesentlichen keine Strömung erzeugt, die durch das Verbindungsloch passiert. Wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht (d.h. wenn der Auftreffwinkel des Fluids von dem Winkel A1 abweicht), wird eine Druckdifferenz zwischen der Position des ersten Öffnungsendes und der Position des zweiten Öffnungsendes erzeugt. In Folge dessen wird eine Strömung erzeugt, die durch das Verbindungsloch von einem der Öffnungsenden der Hochdruckseite zu dem anderen Öffnungsende der Niederdruckseite passiert. Da diese Strömung von dem Öffnungsende der Niederdruckseite ausgegeben wird, wird außerdem ein Moment auf die Strömung um die Oberfläche der Strömungsprofiloberfläche, die mit dem Öffnungsende der Niederdruckseite versehen ist, (Druckoberfläche oder Saugoberfläche), aufgeprägt, sodass eine Strömungsablösung, die an dieser Oberfläche auftreten kann, verringert oder verhindert werden kann.
  • Daher kann bei der Konfiguration von Paragraph (13) oben eine Leistungsverschlechterung bei dem Betrieb in der Umgebung des Auslegungspunkts verringert oder verhindert werden und eine Strömungsablösung an der Strömungsprofiloberfläche, die auftreten könnte, wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht, kann verringert oder verhindert werden.
  • (14) Gemäß einigen Ausführungsformen ist bei der Konfiguration von irgendeinem der Paragraphen (1) bis (13) oben, von der Spannweitenrichtung betrachtet, ein Winkel zwischen einem Teil einer Tangentiallinie der Strömungsprofiloberfläche an dem ersten Öffnungsende, wobei der Teil sich in der Vorderkantenseite von dem ersten Öffnungsende befindet, und dem Verbindungsloch des ersten Öffnungsendes gleich oder kleiner als 45 Grad.
  • Bei der Konfiguration von Paragraph (14) oben kann, da das Verbindungsloch eine an die Strömungsprofiloberfläche an der Position des ersten Öffnungsendes angepasste Form besitzt, ein Mischverlust mit dem Fluid, das um die Strömungsprofiloberfläche herum strömt, wenn die Strömung von dem Verbindungsloch von dem ersten Öffnungsende ausgegeben wird, verringert werden.
  • (15) Gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine mechanische Maschine mit dem Strömungsprofil gemäß einem der Paragraphen (1) bis (14) oben vorgesehen.
  • Bei der Konfiguration von Paragraph (15) oben sind, wenn das Strömungsprofil die Eigenschaft von Paragraph (1) oben hat, die ersten und zweiten Öffnungsenden des Verbindungslochs in den Positionen vorgesehen, wo die statischen Drücke bei dem Betrieb am Auslegungspunkt (d.h. unter der Betriebsbedingung, bei der das Fluid von der Richtung des Winkels A1 zu dem Strömungsprofilabschnitt strömt) gleich zueinander werden. Alternativ ist bei der Konfiguration von Paragraph (15) oben, wenn das Strömungsprofil die Eigenschaft von Paragraph (5) oben hat, das erste Öffnungsende des Verbindungslochs an er Strömungsprofiloberfläche vorgesehen, und das zweite Öffnungsende ist an der Oberfläche des Verbindungselements vorgesehen. Daher können die ersten und zweiten Öffnungsenden in den Positionen vorgesehen sein, wo die statischen Drücke bei dem Betrieb am Auslegungspunkt der Vorrichtung mit dem Strömungsprofil gleich zu einander werden.
  • Daher gibt es unter der Betriebsbedingung in der Umgebung des Auslegungspunkts im Wesentlichen keine Druckdifferenz zwischen den Positionen der ersten und zweiten Öffnungsenden, und die durch das Verbindungsloch passierende Strömung wird grundsätzlich nicht erzeugt. Wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt aber abweicht, wird eine Druckdifferenz zwischen den Positionen der ersten und zweiten Öffnungsenden erzeugt. In Folge dessen wird eine Strömung erzeugt, die durch das Verbindungsloch von einem der Öffnungsenden der Hochdruckseite zu dem anderem Öffnungsende der Niederdruckseite passiert. Da diese Strömung von dem Öffnungsende der Niederdruckseite ausgegeben wird, wird zusätzlich ein Moment auf die Strömung (Hauptströmung) um die Oberfläche des mit dem Öffnungsende der Niederdruckseite versehenen Elements herum aufgeprägt (typischerweise der Strömungsprofilabschnitt), sodass eine Strömungsablösung, die an dieser Oberfläche auftreten könnte, verringert oder verhindert wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Strömungsprofil und eine damit versehene mechanischen Maschine vorzusehen, bei denen eine Strömungsablösung, die an einer Strömungsprofiloberfläche auftreten könnte, verringert oder verhindert werden kann.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine Gasturbine gemäß einer Ausführungsform illustriert.
    • 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Schaufel (Strömungsprofil) gemäß einer Ausführungsform zeigt.
    • 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Schaufel (Strömungsprofil) gemäß einer Ausführungsform zeigt.
    • 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Schaufel (Strömungsprofil) gemäß einer Ausführungsform zeigt.
    • 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Schaufel (Strömungsprofil) gemäß einer Ausführungsform zeigt.
    • 6 ist eine schematische Teilansicht, die eine Turbine mit Schaufeln (Rotorschaufeln; Strömungsprofil) gemäß einer Ausführungsform zeigt.
    • 7 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das ein Luftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform zeigt.
    • 8 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Finne oder Rippe (Strömungsprofil) gemäß einer Ausführungsform zeigt.
    • 9 ist eine Querschnittansicht, die eine Schaufel (Strömungsprofil) gemäß einer Ausführungsform zeigt.
    • 10 ist eine Querschnittansicht, die eine Finne oder Rippe (Strömungsprofil) gemäß einer Ausführungsform zeigt.
    • 11 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte statische Druckverteilung an einer Strömungsprofiloberfläche unter einer Betriebsbedingung an einem Auslegungspunkt einer Gasturbine mit der Schaufel von 2 zeigt.
    • 12 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte statische Druckverteilung an einer Strömungsprofiloberfläche unter einer Betriebsbedingung zeigt, die von dem Auslegungspunkt der Gasturbien mit der Schaufel von 2 abweicht.
    • 13 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Beziehung zwischen einem Verlustkoeffizienten und einem Auftreffwinkel der Schaufel zeigt.
    • 14 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte statische Druckverteilung an einer Strömungsprofiloberfläche unter einer Betriebsbedingung an einem Auslegungspunkt der Gasturbine mit der Schaufel von 4 zeigt.
    • 15 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte statische Druckverteilung an einer Strömungsprofiloberfläche unter einer Betriebsbedingung zeigt, die von einem Auslegungspunkt der Gasturbien mit der Schaufel von 4 abweicht.
    • 16 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Beziehung zwischen einem Verlustkoeffizienten und einem Auftreffwinkel einer Schaufel (Strömungsprofil) zeigt.
    • 17 ist eine Teil-Schnittansicht, die eine Schaufel (Strömungsprofil) gemäß einer Ausführungsform zeigt.
    • 18 ist eine Teil-Schnittansicht, die eine Schaufel (Strömungsprofil) gemäß einer Ausführungsform zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es sollen jedoch, wenn nicht speziell angegeben, Abmessungen, Materialien, Formen, Relativpositionen und dergleichen von Komponenten, die bei den Ausführungsformen beschrieben werden, nur als Verdeutlichung und nicht im Sinne einer Beschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung verstanden werden.
  • Das Strömungsprofil gemäß einigen Ausführungsformen ist auf eine mechanische Maschine wie ein Luftfahrzeug oder eine Fluidmaschine (wie eine Gasturbine) angewandt. Obwohl es im Folgenden in weiteren Details beschrieben wird besitzt das Strömungsprofil gemäß einigen Ausführungsformen einen Strömungsprofilabschnitt mit einer Strömungsprofiloberfläche und einem Verbindungsloch, das sich zumindest in dem Strömungsprofilabschnitt erstreckt. Ein erstes Öffnungsende des Verbindungslochs ist zu der Strömungsprofiloberfläche des Strömungsprofilabschnitts geöffnet, und ein zweites Öffnungsende des Verbindungslochs ist in einem Teil des Strömungsprofils, der ein anderer ist als der Strömungsprofilabschnitt (beispielsweise eine Plattform oder ein Deckring einer Turbinenschaufel), oder in einer Vorrichtung, in der das Strömungsprofil installiert ist (beispielsweise ein Rumpf eines Luftfahrzeugs) ausgebildet.
  • Im Folgenden wird ein Strömungsprofil, das auf eine Gasturbine und ein Luftfahrzeug angewandt ist, als das Strömungsprofil gemäß einiger Ausführungsformen beschrieben.
  • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform. Gemäß der Darstellung in 1 umfasst eine Gasturbine 1 einen Kompressor 2 zum Erzeugen von komprimierter Luft, eine Brennkammer 4 zum Erzeugen von Verbrennungsgas unter Verwendung der komprimierten Luft und von Brennstoff, und eine Turbine 6, die durch das Verbrennungsgas gedreht wird. Im Fall einer Gasturbine 1 zur Stromerzeugung ist ein nicht dargestellter Stromgenerator mit der Turbine 6 verbunden.
  • Der Kompressor 2 umfasst eine Vielzahl von Statorflügeln 16, die an einer Seite eines Kompressorsgehäuses 10 befestigt sind, und eine Vielzahl von Rotorschaufeln 18, die in einen Rotor 8 eingesetzt und abwechselnd mit den Statorflügeln 16 angeordnet sind.
  • Die von einem Lufteinlass 12 eingebrachte Luft wird dem Kompressor 2 zugeführt, wo die Luft über eine Vielzahl von Statorflügeln 16 und eine Vielzahl von Rotorschaufeln 18 komprimiert wird, um komprimierte Luft mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen.
  • Brennstoff und durch den Kompressor 2 erzeugte komprimierte Luft werden der Brennkammer 4 zugeführt, so dass der Brennstoff in der Brennkammer 4 verbrannt wird, um das Verbrennungsgas als Betriebsfluid der Turbine 6 zu erzeugen. Gemäß der Darstellung in 1 umfasst die Gasturbine 1 eine Vielzahl von Brennkammern 4, die in einem Gehäuse 20 entlang einer Umfangsrichtung bezüglich dem Rotor 8 angeordnet sind.
  • Die Turbine 6 umfasst einen Verbrennungsgasdurchgang 28, der durch das Turbinengehäuse 22 gebildet ist, und eine Vielzahl von Statorflügeln 24 und eine Vielzahl von Rotorschaufeln 26, die in dem Verbrennungsgasdurchgang 28 angeordnet sind. Die Statorflügel 24 und die Rotorschaufeln 26 der Turbine 6 sind stromab der Brennkammer 4 in der Strömung des Verbrennungsgases angeordnet.
  • Die Statorflügel 24 sind an der Seite des Turbinengehäuses 22 befestigt und eine Vielzahl von Statorflügeln 24, die entlang der Umfangsrichtung des Rotors 8 angeordnet sind, bilden eine Statorflügelreihe. Die Rotorschaufeln 26 sind in den Rotor 8 eingesetzt und eien Vielzahl von Rotorschaufeln 26, die entlang der Umfangsrichtung des Rotors 8 angeordnet sind, bilden eine Rotorschaufelreihe. Die Statorflügelreihen und die Rotorschaufelreihen sind abwechselnd entlang der Axialrichtung des Rotors 8 angeordnet.
  • In der Turbine 6 passiert das von der Brennkammer 4 zu dem Verbrennungsgasdurchgang 28 strömende Verbrennungsgas durch eine Vielzahl von Statorflügeln 24 und eine Vielzahl von Rotorschaufeln 26, um dadurch den Rotor 8 zu drehen. In der Folge wird der mit dem Rotor 8 verbundene Sromgenerator angetrieben, um Strom zu erzeugen. Das zum Antreiben der Turbine 6 verwendete Verbrennungsgas wird durch eine Austragkammer 30 zur Außenseite ausgetragen.
  • Zumindest einer/eine der zuvor beschriebenen Statorflügel 24 oder Rotorschaufeln 26 kann das Strömungsprofil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweisen. Die 2 bis 5 sind perspektivische Ansichten, die jeweilige Schaufeln (Strömungsprofile) 32 gemäß einer Ausführungsform zeigen. Die in den 2 bis 5 gezeigten Schaufeln 32 sind als die oben beschriebenen Rotorschaufeln 26 einsetzbar.
  • Gemäß der Darstellung in den 2 bis 5 umfasst die Schaufel 32 gemäß einer Ausführungsform (Schaufeln 32A bis 32D; Rotorschaufeln 26) einen Strömungsprofilabschnitt 40, der sich zwischen einem Basisende 43 und einem Außenende 44, eine Plattform 38 (Verbindungselement), mit der der Strömungsprofilabschnitt 40 verbunden ist, und ein Verbindungsloch 50, das sich in dem Strömungsprofilabschnitt 40 und der Plattform 38 erstreckt.
  • Der Strömungsprofilabschnitt 40 umfasst eine Druckoberfläche 45 (Strömungsprofiloberfläche) und eine Saugoberfläche 46 (Strömungsprofiloberfläche), die sich entlang einer Spannweitenrichtung zwischen einer Vorderkante 41 und einer Hinterkante 42 erstrecken. In Richtung der Spannweitenrichtung betrachtet besitzt die Druckoberfläche 45 eine zu einer Innenseite des Strömungsprofilabschnitts 40 ausgenommene Ausnehmungsform, und die Saugoberfläche 46 hat eine von der Innenseite des Strömungsprofilabschnitts 40 nach außen vorstehende Vorsprungsform. Man beachte, dass hier die Spannweitenrichtung sich auf eine Richtung bezieht, die durch Verbinden des Basisendes 43 und des Außenendes 44 des Strömungsprofilabschnitt 40 erhaltene Richtung bezieht und im Wesentlichen mit einer radialen Richtung des Rotors 8 übereinstimmt, wenn die Schaufel 32 in der Turbine 6 installiert ist (wenn die Rotorschaufel 26 in dem Rotor 8 installiert ist).
  • Die Plattform 38 ist zwischen einem Schaufelfußabschnitt (nicht gezeigt) der in dem Rotor 8 eingebettet ist, und dem Strömungsprofilabschnitt 40 in der Spannweitenrichtung vorgesehen. Die Plattform 38 besitzt eine Endwandoberfläche 62, mit der der Strömungsprofilabschnitt 63 verbunden ist, eine stromaufwärtige Endoberfläche 64, die stromauf von dem Strömungsprofilabschnitt 40 positioniert ist, eine stromabwärtige Endoberfläche 66, die stromab von dem Strömungsprofilabschnitt 40 positioniert ist, und ein Paar von Umfangsendoberflächen 68 und 69.
  • Hierbei bezieht sich „stromauf“ auf eine stromaufwärtige Seite in der Fluidströmung um die Schaufel herum, und „stromab“ bezieht sich auf eine stromabwärtige Seite in der Fluidströmung um die Schaufel herum. Man beachte, dass in dem Fall der Turbine 6 der Gasturbine (1) von 1 eine Fluidströmungsrichtung um die Schaufel herum typischerweise der Axialrichtung des Rotors 8 folgt.
  • Die Endwandoberfläche 62 bildet einen Strömungsweg des Arbeitsfluids (Verbrennungsgasdurchgang 28: siehe 1) in der Turbine 6 zusammen mit dem Turbinengehäuse 22.
  • Die stromaufwärtige Endoberfläche 64 und die stromabwärtige Endoberfläche 66 erstrecken sich entlang einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung des Rotors 8. Hier stimmt die Axialrichtung des Rotors 8 typischerweise mit der Sehnenrichtung des Strömungsprofilabschnitts 40 überein (die Richtung, die durch Verbinden der Vorderkante 41 und der Hinterkante 42 des Strömungsprofilabschnitts 40 erhalten wird).
  • Hier ist 6 eine schematische Teilansicht, die die Turbine 6 mit der Schaufel 32 (Rotorschaufel 26) gemäß einer Ausführungsform besitzt, um die Schaufel 32 (Rotorschaufel 26) und den Statorflügel 24, der in der Umgebung der Stromaufseite davon vorgesehen ist, auf die Turbine 6 angewandt zu zeigen. Der Statorflügel von 6 umfasst einen Strömungsprofilabschnitt 92, eine inneren Deckring 94 der radial einwärts des Strömungsprofilabschnitts 92 vorgesehen ist, und einen äußeren Deckring 96, der radial auswärts des Strömungsprofilabschnitts 92 vorgesehen ist. Der äußere Deckring 96 ist durch das Turbinengehäuse 22 getragen.
  • Gemäß der Darstellung in 6 ist die stromaufwärtige Endoberfläche 64 der Schaufel 32 (Rotorschaufel 26) so vorgesehen, dass sie einem Hohlraum (Raum) 98 zwischen der Rotorschaufelreihe, die durch die Schaufeln 32 (Rotorschaufeln 26) gebildet ist und die die stromaufwärtigen Endoberflächen 64 haben, und der Statorflügelreihe, die durch die Statorflügel 24 gebildet ist, die angrenzend an die Schaufeln 32 (Rotorschaufeln 26) stromauf von den Schaufeln 32 (Rotorschaufeln 26) vorgesehen sind, zugewandt ist. Die stromabwärtige Endoberfläche 66 der Schaufel 32 (Rotorschaufel 26) ist so vorgesehen, dass sie einem Hohlraum (Raum) 99 zwischen der Rotorschaufelreihe, die durch die Schaufeln 32 (Rotorschaufeln 26) mit der stromabwärtigen Endoberfläche 66 und der Statorflügelreihe, die durch die Statorflügel 24 (nicht gezeigt in 6) gebildet ist, welche angrenzend an die Schaufeln 32 (Rotorschaufel 26) stromab von den Schaufeln 32 (Rotorschaufeln 26) vorgesehen ist, zugewandt ist.
  • Gemäß der Darstellung in 2 bis 5 sind die Umfangsendoberflächen 68 und 69 der Plattform 38 so vorgesehen, dass sie den Umfangsendoberflächen 69' und 68' der Plattform 38' der Schaufel 32' (siehe die Schaufel 32D' von 5) angrenzend an die Schaufel 32 mit der Plattform 38 in der Umfangsrichtung zugewandt sind. Man beachte, dass sich hier die „Umfangsrichtung“ auf eine Umfangsrichtung des Rotors 8 senkrecht zu der Axialrichtung bezieht.
  • Die Endwandoberfläche 62, die stromaufwärtige Endoberfläche 64, die stromabwärtige Endoberfläche 66 und die Umfangsendoberflächen 68 und 69 bilden eine Oberfläche der Plattform 38 (Verbindungselement).
  • Man beachte, dass gemäß einigen Ausführungsformen die Schaufel 32 (wie der Satorflügel 24 oder die Rotorschaufel 26 der Turbine 6) einen äußeren Deckring oder „shroud“ (wie der äußere Deckring 69 von 6), der radial auswärts des Strömungsprofilabschnitts vorgesehen ist, oder einen inneren Deckring oder „shroud“ (wie den inneren Deckring 94 von 6) der radial einwärts des Strömungsprofil vorgesehen ist, haben kann. In diesem Fall kann das „Verbindungselement“ den äußeren Deckring oder den inneren Deckring aufweisen.
  • Das Verbindungsloch 50, das sich in dem Strömungsprofilabschnitt 40 und der Plattform 38 (Verbindungselement) erstreckt, besitzt ein erstes Öffnungsende 52, das zu der Druckoberfläche 45 (Strömungsprofiloberfläche) oder der Saugoberfläche 46 (Strömungsprofiloberfläche) des Strömungsprofilabschnitts 40 geöffnet ist, und ein zweites Öffnungsende 54, das zu der Oberfläche der Plattform 38 geöffnet ist.
  • Genauer gesagt ist in der Schaufel 32A gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von 2 das erste Öffnungsende 52 zu der Druckoberfläche 45 des Strömungsprofilabschnitts 40 geöffnet, und das zweite Öffnungsende 54 ist zu der Endwandoberfläche 62 der Plattform 38 geöffnet. Das zweite Öffnungsende 54 kann stromauf von dem ersten Öffnungsende 52 in der Sehnenrichtung des Strömungsprofilabschnitts 40 positioniert sein. Alternativ kann das zweite Öffnungsende 54 stromauf von der Vorderkante 41 des Strömungsprofilabschnitts 45 in der Sehnenrichtung des Strömungsprofilabschnitts 40 an dem Querschnitt S1 senkrecht zu der Spannweitenrichtung über der Position des ersten Öffnungsendes 52 in der Spannweitenrichtung positioniert sein.
  • In der Schaufel 32B gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von 3 ist das erste Öffnungssende 52 zu der Druckoberfläche 45 des Strömungsprofilabschnitts 40 geöffnet, und das zweite Öffnungsende 54 ist zu der stromaufwärtigen Endoberfläche 64 der Plattform 38 geöffnet.
  • In der Schaufel 32C gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von 4 ist das erste Öffnungsende 52 zu der Saugoberfläche 46 des Strömungsprofilabschnitts 40 geöffnet, und das zweite Öffnungsende 54 ist zu der stromabwärtigen Endoberfläche 66 der Plattform 38 geöffnet.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von 5 sind die Umfangsendoberfläche 68 der Plattform 38 der Schaufel 32D und die Umfangsendoberfläche 69` der Plattform 38' der Schaufel 32D' angrenzend an die Schaufel 32D so vorgesehen, dass die einander zumindest teilweise zugewandt sind, während ein Zwischenraum in der Umfangsrichtung eingefügt ist.
  • Außerdem ist das erste Öffnungsende 52 zu der Saugoberfläche 46 des Strömungsprofilabschnitts 40 geöffnet, und das zweite Öffnungsende 54 ist zu der Umfangsendoberfläche 68 der Plattform 38 geöffnet.
  • Man beachte, dass die Schaufel 32D' angrenzend an die Schaufel 32D in der Umfangsrichtung eine ähnliche Konfiguration besitzt wie die der Schaufel 32D und ein Apostroph (') ist zu dem Bezugszeichen hinzugefügt, das das Element der Schaufel 32D' in 5 bezeichnet.
  • Man beachte, dass eine Kombination der Öffnungsposition des ersten Öffnungsendes 52 und der Öffnungsposition des zweiten Öffnungsendes 54 nicht auf die in den Zeichnungen gezeigten beschränkt ist. Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform das erste Öffnungsende 52 zu der Saugoberfläche 46 des Strömungsprofilabschnitts 40 geöffnet sein, und das zweite Öffnungsende 54 kann zu der Endwandoberfläche 62 der Plattform 38 geöffnet sein. Gemäß einer Ausführungsform kann das erste Öffnungsende 52 zu der Saugoberfläche 46 des Strömungsprofilabschnitts 40 geöffnet sein, und des zweite Öffnungsende 54 kann zu der stromaufwärtigen Endoberfläche 64 der Plattform 38 geöffnet sein. Gemäß einer Ausführungsform kann das erste Öffnungsende 52 zu der Druckoberfläche 45 des Strömungsprofilabschnitts 40 geöffnet sein, und das zweite Öffnungsende 54 kann zu der stromabwärtigen Endoberfläche 66 der Plattform 38 geöffnet sein. Gemäß einer Ausführungsform kann das erste Öffnungsende 52 zu der Druckoberfläche 45 des Strömungsprofilabschnitts 40 geöffnet sein, und das zweite Öffnungsende 54 kann zu der Umfangsendoberfläche 68 zu der Plattform 38 geöffnet sein.
  • Die 7 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das ein Luftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform zeigt. Gemäß der Darstellung in 7 umfasst das Luftfahrzeug 70 einen Rumpf 72, ein Paar von Tragflächen 74 (linke Tragfläche 74L und rechte Tragfläche 74R), ein Paar von horizontalen Heckflossen oder Heckleitwerken 76 (linkes horizontales Heckleitwerk 76L und rechtes horizontales Heckleitwerk 76R), und eine/ein vertikale(s) Heckflosse oder Heckleitwerk 78. Die Tragflächen 74, die horizontalen Heckleitwerke 76 und das vertikale Heckleitwerk 78 sind an dem Rumpf 72 angebracht. Außerdem besitzt das Luftfahrzeug 70 ein Verbindungsloch 51A, das sich in dem vertikalen Heckleitwerk 78 und dem Rumpf 72 erstreckt, und ein Verbindungsloch 51B, das sich in den horizontalen Heckleitwerken 76 und dem Rumpf 72 erstreckt. Zumindest eines von dem linken horizontalen Heckleitwerk 76L, dem rechten horizontalen Heckleitwerk 76R oder dem vertikalen Heckleitwerk 78 umfasst das Strömungsprofil gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die 8 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Rippe oder Finne (Strömungsprofil) 33 gemäß einer Ausführungsform (horizontale Heckflosse oder Heckleitwerk 76 oder vertikale Heckflosse oder Heckleitwerk 78) zeigt. Gemäß der Darstellung in 8 besitzt die Finne oder Rippe 33 gemäß einer Ausführungsform einen Strömungsprofilabschnitt 80, der sich zwischen dem Basisende 83, das mit den Rumpf 72 verbunden ist, und dem Außenende 84 erstreckt, und ein Verbindungsloch 51 (51A und 51B), das zumindest durch den Strömungsprofilabschnitt 80 hindurch passiert.
  • Der Strömungsprofilabschnitt 80 besitzt ein Paar von Strömungsprofiloberflächen 85 und 86, die sich entlang der Spannweitenrichtung zwischen der Vorderkante 81 und der Hinterkante 82 erstrecken. Wenn die Finne 33 die horizontale Heckflosse 76 ist, umfassen ein Paar von Strömungsprofiloberflächen 85 und 86 eine obere Oberfläche, die in der oberen Hälfte positioniert ist, und eine untere Oberfläche, die in der unteren Hälfte positioniert ist. Wenn die Finne 33 die vertikale Heckflosse 78 ist, umfassen ein Paar von Strömungsprofiloberflächen 85 und 86 eine linke Seitenoberfläche, die in der linken Hälfte positioniert ist, und eine rechte Seitenoberfläche, die in der rechten Hälfte positioniert ist.
  • Wenn der Strömungsprofilabschnitt 80 von der Spannweitenrichtung betrachtet wird, besitzt jede des Paars von Strömungsprofiloberflächen 85 und 86 eine vorstehende Form, die nach Außen von dem Strömungsprofilabschnitt 80 von der Innenseite vorsteht. Bei der beispielhaften Ausführungsform von 8 ist der Strömungsprofilabschnitt 80 eine symmetrische Finne oder Rippe, bei der die Strömungsprofiloberflächen 85 und 86 im Wesentlichen symmetrisch bezüglich der Sehnenlinie sind.
  • Gemäß der Darstellung in 7 und 8 besitzt das Verbindungsloch 51 (51A oder 51B) ein erstes Öffnungsende 53 (53A oder 53B), das zu der Strömungsprofiloberfläche 85 oder 86 geöffnet ist und sich in dem Strömungsprofilabschnitt 80 und dem Rumpf 72 erstreckt, um eine Verbindung zwischen dem ersten Öffnungsende 53 (53A oder 53B) und dem zweiten Öffnungsende 55 (55A oder 55B), das in dem Rumpf 72 gebildet ist, miteinander in Verbindung zu setzten.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen, beispielsweise gemäß der Darstellung in 7, besitzt die vertikale Heckflosse 78 als eine Finne 33 ein Verbindungsloch 51A, bei dem das erste Öffnungsende 53A zu der rechten Seitenoberfläche (Strömungsprofiloberfläche) der vertikalen Heckflosse 78 geöffnet ist, und das zweite Öffnungsende 55A des Verbindungsloch 51A zu der Oberfläche des linken Seitenabschnitts des Rumpf 72 geöffnet ist.
  • Man beachte, dass, obwohl das in der Zeichnung nicht gezeigt ist, die vertikale Heckflosse 78 als eine Finne 33 ein Verbindungsloch 51 mit einem ersten Öffnungsende 53 haben kann, das zu der linken Seitenoberfläche (Strömungsprofiloberfläche) der vertikalen Heckflosse 78 geöffnet ist. In diesem Fall ist das zweite Öffnungsende 55 des Verbindungslochs 51 zu der Oberfläche des rechten Seitenabschnitts des Rumpfs 72 geöffnet.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen besitzt, beispielsweise gemäß der Darstellungen in 7, die linke horizontale Heckflosse 76L als eine Finne 33 ein Verbindungsloch 51B mit einem ersten Öffnungsende 53B, das zu der unteren Oberfläche (Strömungsprofiloberfläche) der linken horizontalen Heckflosse 76L geöffnet ist, und das zweite Öffnungsende 55B des Verbindungslochs 51B, das zu einer Oberfläche des Rumpfs 72 geöffnet ist. Das zweite Öffnungsende 55B kann zu der oberen Oberfläche des Rumpfs 72 geöffnet sein. Außerdem kann das zweite Öffnungsende 55B in einem Frontteil des Rumpfs 72 vorgesehen sein, beispielsweise vor der Tragfläche 74.
  • Man beachte, dass in ähnlicher Weise das erste Öffnungsende 53 in der rechten horizontalen Heckflosse 76R vorgesehen sein kann, und ein Verbindungsloch 51, das eine Verbindung zwischen dem ersten Öffnungsende 53 und dem zweiten Öffnungsende 55, das in dem Rumpf 72 ausgebildet ist, miteinander verbindet, ebenfalls vorgesehen sein kann.
  • Obwohl es nicht in der Zeichnung gezeigt ist kann gemäß einigen Ausführungsformen die linke horizontale Heckflosse 76L als eine Rippe 33 ein Verbindungsloch 51 haben, das ein erstes Öffnungsende 53 zu der oberen Oberfläche (Strömungsprofiloberfläche) der linken horizontalen Heckflosse 76L geöffnet hat. In diesem Fall kann das zweite Öffnungsende 55 des Verbindungslochs 51 zu der unteren Oberfläche des Rumpfs 72 geöffnet sein. Außerdem kann das zweite Öffnungsende 55 in einem Frontteil des Rumpfs 72, beispielsweise vor der Tragfläche 74 vorgesehen sein.
  • In ähnlicher Weise kann die rechte horizontale Heckflosse 76R ein erstes Öffnungsende 53 haben und ein Verbindungsloch 51, das eine Verbindung zwischen dem ersten Öffnungsende 53 und dem zweiten Öffnungsende 55, das in dem Rumpf 72 ausgebildet ist, ermöglicht, kann ebenfalls vorgesehen sein.
  • Im Folgenden wird die Schaufel (Strömungsprofil) 32 (wie eine Schaufel der Turbine 6) und die Finne (Strömungsprofil) 33 (wie eine Heckflosse des Luftfahrzeugs 70) gemäß einigen Ausführungsformen im Detail beschrieben.
  • 9 ist eine Querschnittansicht, die die Schaufel 32 gemäß einer Ausführungsform zeigt, und sie zeigt einen Querschnitt senkrecht zu der Spannweitenrichtung durch das erste Öffnungsende 52 (siehe 2 bis 5). Die 10 ist eine Querschnittansicht, die die Finne 33 gemäß einer Ausführungsform zeigt und sie gezeigt einen Querschnitt senkrecht zu der Spannweitenrichtung durch das erste Öffnungsende 53 (siehe 8).
  • An einem Querschnitt S1 senkrecht zu der Spannweitenrichtung durch die Position des ersten Öffnungsendes 52 oder 53 in der Spannweitenrichtung hat die Schaufel 32 (siehe 9) oder die Finne 33 (siehe 10) gemäß einigen Ausführungsformen einen Winkel A1, der eine Bedingung (a) erfüllt, innerhalb eines Winkelbereichs gleich oder größer als minus 10 Grad gleich oder kleiner als 10 Grad bezüglich einer Verlängerungslinie, erhalten durch Verlängern der Wölbungslinie CL des Strömungsprofilabschnitts 40 oder 80 von der Vorderkante 41 und 81, während die Vorderkante 41 oder 81 als Mitte gewählt ist. Hierbei ist die Bedingung (a) eine Bedingung, dass, wenn der Strömungsprofilabschnitt 40 oder 80 eine Strömung des Fluids einer Richtung des Winkels A1 zu der Vorderkante 41 oder 81 empfängt (d.h. der Pfeilrichtung F in 9 und 10) ein statischer Druck an der Position des ersten Öffnungsendes 52 oder 53 gleich einem statischen Druck an der Position der zweiten Öffnungsendes 54 oder 55 wird.
  • Man beachte, dass sich die „Verlängerungslinie“, die oben beschrieben ist, auf ein vorderes Teil von der Vorderkante 41 oder 81 (das Teil gegenüber der Hinterkante 42 oder 82 bezüglich der Vorderkante 41 oder 81) auf einer geraden Linie LCAM parallel zu der Wölbungslinie CL der Vorderkante 41 oder 81 durch die Vorderkante 41 oder 81 (die gerade Linie mit einer Neigung der Wölbungslinie CL an der Vorderkante 41) bezieht. Man beachte, dass, wenn die Finne 33 gemäß der Darstellung in 10 symmetrisch ist, die Sehnenlinie mit der Wölbungslinie CL übereinstimmt, und die gerade Linie LCAM mit der Neigung der Wölbungslinie CL an der Vorderkante 81 mit der Wölbungslinie CL übereinstimmt.
  • Die Fluidströmungsrichtung ist eine relative Richtung bezüglich der Schaufel 32 oder der Finne 33. Wenn die Schaufel 32 oder die Finne 33 zusammen mit dem Rotor der Rotationsmaschine rotiert, hängt also die oben beschriebene Fluidströmungsrichtung von einer Umfangsgeschwindigkeit der Schaufel 32 oder Finne 33 oder einer Strömungsrate des Fluids ab. Wenn die Schaufel 32 oder Finne 33 auf das Luftfahrzeug angewandt wird, hängt die Fluidströmungsrichtung von einer Richtung (Windrichtung) des Fluids (typischerweise von Luft) um das Luftfahrzeug herum, einer Reiserichtung oder einer Fluggeschwindigkeit des Luftfahrzeugs oder dergleichen ab.
  • Bei der folgenden Beschreibung wird ein Winkel der Fluidströmung, die auf die Schaufel 32 oder die Finne 33 richtet ist, bezüglich der Richtung der Betriebsbedingung des Auslegungspunkt (typischerweise die Verlängerungslinie der Wölbungslinie CL) als ein Auftreffwinkel (Angriffswinkel) bezeichnet. In dem Fall der Betriebsbedingung des Auslegungspunktes wird der Auftreffwinkel demnach Null. Der Auftreffwinkel ist „positiv“ wenn die Fluidströmung der Druckoberfläche 45 oder der Strömungsprofiloberfläche 85 bezüglich der Vorderkante 41 oder 81 relativ zu dem Fall des Auslegungspunktes zugewandt ist. Demnach ist in 9 und 10 der Auftreffwinkel bezüglich der Vorderkante 41 oder 81 „positiv“ bei einer Gegenuhrzeigerrichtung oder „negativ“ bei einer Uhrzeigerrichtung.
  • Man beachte, dass, wenn die Gasturbine 1 (siehe 1) mit einer Last betrieben wird, die kleiner ist als die der Betriebsbedingung des Auslegungspunktes, der Auftreffwinkel des Fluids gegen die Rotorschaufel 26 als die Schaufel 32 in Tendenz negativ ist. Wenn sie mit einer Last betrieben wird, die größer ist als die der Betriebsbedingung des Auslegungspunktes, tendiert der Auftreffwinkel dazu, positiv zu sein.
  • Die bei Verwendung der Schaufel 32 und der Finne 33 mit den zuvor verwendeten Konfigurationen erhaltenden Wirkungen werden im Folgenden auf der Basis der beispielhaften Ausführungsformen der 2 und 4 beschrieben. Sie sind jedoch in ähnlicher Weise auf die Wirkungen bei anderen Ausführungsformen anwendbar.
  • Die 11 und 12 sind Diagramme, die beispielhafte statische Druckverteilungen an Strömungsprofiloberflächen bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen zeigen (d.h. an der Druckoberfläche 45 und der Saugoberfläche 46), wenn die Schaufel 32 von 2 als die Rotorschaufel 26 der Gasturbine 1 (siehe 1) eingesetzt ist. 11 ist ein Diagramm der statischen Druckverteilung unter der Betriebsbedingung des Auslegungspunktes (d.h. bei einem Auftreffwinkel von 0 Grad). 12 ist darüber hinaus ein Diagramm der statischen Druckverteilung, wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht und der Auftreffwinkel des Fluids negativ ist.
  • Man beachte, dass die Abszissen der 11 und 12 sich auf die Position in der Sehnenrichtung beziehen, wobei die Position der Vorderkante 41 des Strömungsprofilabschnitts 40 mit „0“ und die Position der Hinterkante 42 mit „c“ bezeichnet ist. Außerdem ist die Position des ersten Öffnungsendes 52, die an der Strömungsprofiloberfläche vorgesehen ist, mit „U1“ bezeichnet, und die Position der Sehnenrichtung ist mit „x1“ bezeichnet.
  • In den Diagrammen der 11 und 12 ist die Position des zweiten Öffnungsendes 54 (mit „T1“ bezeichnet), die an der Endwandoberfläche 62 der Plattform 38 (Verbindungselement) vorgesehen ist, ebenfalls aufgezeigt. In den Diagrammen der 11 und 12 ist die Sehnenrichtungsposition x2 des zweiten Öffnungsendes 54 kleiner als Null. Das bedeutet, dass das zweite Öffnungsende 54 an der Endwandoberfläche 62 stromauf von der Vorderkante 41 des Strömungsprofilsabschnitts 40 platziert ist.
  • Die statische Druckverteilung an der Strömungsprofiloberfläche unter der Betriebsbedingung des Auslegungspunkts (d.h. bei einem Auftreffwinkel von 0 Grad) besitzt typischerweise ein Profil, das in dem Diagramm von 11 gezeigt ist, einschließlich einer Position an der Strömungsprofiloberfläche (Druckoberfläche 45 oder Saugoberfläche 46) mit demselben statischen Druck und einer Position an der Endwandoberfläche 62 der Plattform 38. Beispielsweise wird in dem Diagramm von 11 der statische Druck unter der Betriebsbedingung des Auslegungspunktes gleich zwischen der Position U1 an der Druckoberfläche 45 und der Position T1 an der Endwandoberfläche 62.
  • In dem Fall des Verbindungslochs 50, das das erste Öffnungsende 52 an der Position U1 an der Druckoberfläche 45 vorgesehen hat und das zweite Öffnungsende 54 an der Position T1 an der Endwandoberfläche 62 vorgesehen hat, wird daher eine Strömung des Fluids, das durch das Verbindungsloch 50 passiert, grundsätzlich beim Betrieb am Auslegungspunkt nicht erzeugt.
  • Wenn bei einer mechanischen Maschine wie einer Rotationsmaschine, die die Schaufel 32 mit solchen Eigenschaften verwendet, die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht, und der Auftreffwinkel des auf die Schaufel 32 gerichteten Fluids zu der negativen Richtung von dem Auslegungspunkt abweicht, kollidiert die Strömung des Fluids leicht mit der Saugoberfläche 46 und eine Strömungsablösung tritt in der Strömung an der Druckoberfläche 45 leicht auf.
  • In diesem Fall besitzt die statische Druckverteilung gemäß der Darstellung in 12 an der Strömungsprofiloberfläche eine Druckdifferenz zwischen der Position U1 an der Druckoberfläche 45 und der Position T1 an der Endwandoberfläche 62, deren Drücke unter der Betriebsbedingung des Auslegungspunkts gleich sind, sodass der Druck an der Position T1 an der Endwandoberfläche 62 ein relativ hoher Druck wird. Durch Vorsehen des Verbindungslochs 50 mit dem ersten Öffnungsende 52 an der Position U1 an der Druckoberfläche 45 und dem zweiten Öffnungsende 54 an der Position T1 an der Endwandoberfläche 62 wird daher eine Strömung erzeugt, die durch das Verbindungsloch 50 von dem zweiten Öffnungsende 54 mit einem relativ hohen Druck zu dem ersten Öffnungsende 52 mit einem relativ niedrigen Druck passiert, erzeugt, wenn der Auftreffwinkel des auf die Schaufel 32 gerichteten Fluids von dem Auslegungspunkt zu der negativen Richtung abweicht. Da diese Strömung durch das erste Öffnungsende 52 zu der Druckoberfläche 45 ausgegeben wird, wird außerdem ein Moment auf die Strömung (Hauptströmung) um die Druckoberfläche 45 herum aufgeprägt, sodass es möglich ist, eine Strömungsablösung, die an der Druckoberfläche 45 auftreten könnte, zu verringern oder zu verhindern.
  • Wenn das Verbindungsloch 50 gemäß obiger Beschreibung gemäß der Darstellung in 13 vorgesehen ist, kann daher ein Verlustkoeffizient der Schaufel 32 in dem negativen Auftreffwinkelbereich im Vergleich zu einem Fall, wo das Verbindungsloch 50 nicht vorgesehen ist, verringert werden. Man beachte, dass 13 ein Diagramm ist, das eine beispielhafte Beziehung zwischen dem Verlustkoeffizienten Schaufel 32 und dem Auftreffwinkel durch Vergleichen des Verlustkoeffizienten 102 der Schaufel 32 mit dem Verbindungsloch 50 und dem Verlustkoeffizienten 101 der Schaufel 32 ohne das Verbindungsloch 50 zeigt.
  • Die 14 und 15 sind Diagramme, die bespielhafte statische Druckverteilungen an den Strömungsprofiloberflächen zeigen (d.h. an der Druckoberfläche 45 und der Saugoberfläche 46) unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen, wenn die Schaufel 32 von 4 als die Rotorschaufel 26 der Gasturbine 1 (siehe 1) eingesetzt ist. Die 14 ist ein Diagramm unter der Betriebsbedingung des Auslegungspunkts (d.h. bei einem Auftreffwinkel von 0 Grad). Zusätzlich ist 15 ein Diagramm, wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht und der Auftreffwinkel des Fluids positiv wird.
  • Man beachte, dass die Abszissen der Diagramme von 14 und 15 sich auf die Position der Sehnenrichtung beziehen, wobei die Position der Vorderkante 41 des Strömungsprofilsabschnitts 40 mit „0“ bezeichnet ist und die Position der Hinterkante 42 mit „c“ bezeichnet ist. Außerdem ist die Position des ersten Öffnungsendes 52, das an der Strömungsprofiloberfläche vorgesehen ist, mit „U2“ bezeichnet, und die Position der Sehnenrichtung ist mit „x3“ bezeichnet.
  • In den Diagrammen von 14 und 15 ist die Position (bezeichnet mit „T2“) des zweiten Öffnungsendes 54, das an der stromabwärtigen Endoberfläche 66 der Plattform 38 (Verbindungselement) vorgesehen ist, ebenfalls aufgezeigt. In den Diagrammen der 14 und 15 ist die Sehnenrichtungsposition „x4“ des zweiten Öffnungsendes 54 größer als die Sehnenrichtungsposition „c“. das bedeutet, dass das zweite Öffnungsende 54 an der stromabwärtigen Endoberfläche 66 sich stromab von der Hinterkante 42 des Strömungsprofilabschnitts 40 befindet.
  • Die statische Druckverteilung an der Strömungsprofiloberfläche unter der Betriebsbedingung des Auslegungspunkts (d.h. bei einem Auftreffwinkel von 0 Grad) hat typischerweise ein in dem Diagramm von 14 gezeigtes Profil, einschließlich einer Position an der Strömungsprofiloberfläche (Druckoberfläche 45 oder Saugoberfläche 46) und einer Position an der stromabwärtigen Endoberfläche 66 der Plattform 38 mit demselben statischen Druck. Beispielsweise haben in dem Diagramm von 14 die Position U2 an der Saugoberfläche 46 und die Position T2 an der stromabwärtigen Endoberfläche 66 denselben statischen Druck unter der Betriebsbedingung des Auslegungspunkts.
  • Daher wird in dem Fall des Verbindungslochs 50, das das erste Öffnungsende 52 an der Position U2 an der Saugoberfläche 46 hat, und das zweite Öffnungsende 54 an der Position T2 an der stromabwärtigen Endoberfläche 66 hat, grundsätzlich eine Strömung des Fluids, das durch das Verbindungsloch 50 passiert, in dem Betrieb am Auslegungspunkt nicht erzeugt.
  • Wenn bei einer mechanischen Maschine wie einer Rotationsmaschine, die die Schaufel 32 mit solchen Eigenschaften verwendet, die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt aber abweicht und der Auftreffwinkel des auf die Schaufel 32 gerichteten Fluids in einer positiven Richtung von dem Auslegungspunkt abweicht, kollidiert die Strömung des Fluids leicht mit der Druckoberfläche 45 und eine Strömungsablösung tritt in der Strömung an der Saugoberfläche 46 leicht auf.
  • In diesem Fall besitzt die statische Druckverteilung an der Strömungsprofiloberfläche gemäß der Darstellung der 15 eine Druckdifferenz zwischen der Position U2 an der Saugoberfläche 46 und der Position T2 an der stromabwärtigen Endoberfläche 66, deren Drücke unter der Betriebsbedingung des Auslegungspunkts gleich sind, sodass der Druck an der Position T2 an der stromabwärtigen Endoberfläche 66 relativ höher wird. Durch Vorsehen des Verbindungslochs 50 mit dem ersten Öffnungsende 52 an der Position U2 an der Saugoberfläche 46 und dem zweiten Öffnungsende 54 an der Position T2 an der stromabwärtigen Endoberfläche 66 wird daher eine Strömung erzeugt, die durch das Verbindungslochs 50 von dem zweiten Öffnungsende 54 mit einem relativ hohen Druck zu dem ersten Öffnungsende 52 mit einem relativ geringen Druck passiert, wenn der Auftreffwinkel der auf die Schaufel 32 gerichteten Strömung von dem Auslegungspunkt zu der positiven Richtung hin abweicht. Da diese Strömung durch das erste Öffnungsende 52 zu der Saugoberfläche 46 hin ausgegeben wird, wird außerdem ein Moment auf die Strömung (Hauptströmung) um die Saugoberfläche 46 herum aufgeprägt, sodass es möglich ist, eine Strömungsablösung, die an der Saugoberfläche 46 auftreten könnte, zu verringern oder zu verhindern.
  • Wenn das Verbindungsloch 50 gemäß obiger Beschreibung und der Darstellung in 16 vorgesehen ist, kann daher ein Verlustkoeffizient der Schaufel 32 in dem positiven Auftreffwinkelbereich im Vergleich zu einem Fall, wo das Verbindungsloch 50 nicht vorgesehen ist, verringert werden. Man beachte, dass 16 ein Diagramm ist, das eine beispielhafte Beziehung zwischen dem Verlustkoeffizienten der Schaufel 32 und dem Auftreffwinkel durch Vergleichen des Verlustkoeffizienten 104 der Schaufel 32 mit dem Verbindungsloch 50 und dem Verlustkoeffizienten 103 der Schaufel 32 ohne Verbindungsloch 50 zeigt.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass die Schaufel 32 oder Finne 33 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform einen Winkel A1 besitzt, der die Bedingung (a) erfüllt. Daher wird der statische Druck zwischen der Position des ersten Öffnungsendes 52 oder 53 an der Strömungsprofiloberfläche und der Position des zweiten Öffnungsende 54 oder 55 beim Betrieb am Auslegungspunkt der mechanischen Maschine (wie der Gasturbine 1 oder dem Luftfahrzeug 70) gleich. Wenn die Betriebsbedingung der mechanischen Maschine von dem Auslegungspunkt abweicht, wird eine Druckdifferenz zwischen der Position des ersten Öffnungsendes 52 oder 53 und der Position des zweiten Öffnungsendes 54 oder 55 erzeugt.
  • Aus diesem Grund gibt es im Wesentlichen keine Druckdifferenz zwischen dem ersten Öffnungsende 52 oder 53 und dem zweiten Öffnungsende 54 oder 55, und eine Strömung, die durch das Verbindungsloch 50 oder 51 passiert, wird grundsätzlich unter der Betriebsbedingung in der Umgebung des Auslegungspunkts der mechanischen Maschine nicht erzeugt. Wenn die Betriebsbedingung aber von dem Auslegungspunkt abweicht (d.h. wenn der Auftreffwinkel des Fluids von dem Winkel A1 abweicht), wird eine Druckdifferenz zwischen der Position des ersten Öffnungsendes 52 oder 53 und der Position des zweiten Öffnungsendes 54 oder 55 erzeugt. In Folge dessen wird eine Strömung erzeugt, die durch das Verbindungsloch 50 oder 51 von einem der Öffnungsenden der Hochdruckseite zu dem anderen Öffnungsende der Niederdruckseite passiert. Da diese Strömung von dem Öffnungsende der Niederdruckseite ausgegeben wird, wird außerdem ein Moment auf die Strömung (Hauptströmung) um die Oberfläche des mit dem Öffnungsende der Niederdruckseite (typischerweise der Strömungsprofilabschnitt 40 oder 80) versehenen Elements aufgeprägt, sodass eine Strömungsablösung, die an dieser Oberfläche auftreten könnte, verringert oder verhindert werden kann.
  • Daher kann eine Leistungsverringerung der mechanischen Maschine im Betrieb in der Umgebung des Auslegungspunktes verringert oder verhindert werden und eine Strömungsablösung an der Strömungsprofiloberfläche, die auftreten könnte, wenn die Betriebsbedingung von dem Auslegungspunkt abweicht, kann verringert oder verhindert werden.
  • Man beachte, dass bei der Ausführungsform von 7 das zweite Öffnungsende 55A des Verbindungslochs 51A mit dem ersten Öffnungsende 53A an der Oberfläche (beispielsweise der rechten Seitenoberfläche) der vertikalen Heckflosse 78 (Finne 33) über dem Basisende in der Umgebung des Basisendes (Verbindungsabschnitt mit dem Rumpf 72) der Tragfläche 74 (beispielsweise der linken Tragfläche 74L) in dem Rumpf 72 platziert sein kann.
  • Bei der Ausführungsform von 7 kann das zweite Öffnungsende 55B des Verbindungslochs 51B mit dem ersten Öffnungsende 53B an der Oberfläche (beispielsweise der unteren Oberfläche) der horizontalen Heckflosse 76 (Finne 33) an der oberen Oberfläche des Rumpfs 72 vor der Tragfläche 74 in dem Rumpf 72 vorgesehen sein.
  • In jedem Fall sind das erste Öffnungsende 53 und das zweite Öffnungsende 55 des Verbindungslochs 51 in Positionen vorgesehen, wo die Drücke beim Betrieb in der Umgebung des Auslegungspunktes des Luftfahrzeugs 70 (beispielsweise bei einem Flug mit Reisegeschwindigkeit) gleich werden.
  • Die Schaufel 32 und/oder Finne 33 gemäß einigen Ausführungsformen kann ferner die folgenden Eigenschaften aufweisen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen ist das erste Öffnungsende 52 der Schaufel 32 zu der Druckoberfläche 45 in der Seite der Vorderkante 41 von einem Punkt PA (siehe 9) an der Druckoberfläche 45, der eine Tangentiallinie LTp (siehe 9) parallel zu der Sehnenrichtung des Strömungsprofilabschnitts 40 hat, geöffnet.
  • Wenn bei der mechanischen Maschine (wie der Gasturbine 1) mit der Schaufel 32 der Auftreffwinkel des Fluids gegen die Schaufel 32 negativ ist (d.h. die Fluidströmung so gerichtet ist, dass sie mit der Saugoberfläche 46 leicht kollidiert, im Vergleich zu der Betriebsbedingung am Auslegungspunkt), tritt in einigen Fällen eine Strömungsablösung an der Druckoberfläche 45 in der Position der Seite der Hinterkante 42 von dem Punkt PA an der Druckoberfläche 45 leicht auf, der eine Tangentiallinie LTp parallel zu der Sehnenrichtung hat. In dieser Hinsicht ist gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform das erste Öffnungsende 52 in der Seite der Vorderkante 41 von der Position vorgesehen, wo eine Strömungsablösung an der Druckoberfläche 45 in dieser Weise einfach auftritt. Daher kann eine Fluidablösung, die an der Druckoberfläche 45 leicht auftreten kann, wenn der Auftreffwinkel negativ ist, effektiv verringert oder verhindert werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen ist das erste Öffnungsende 52 der Schaufel 32 zu der Saugoberfläche 46 an einer Position der Seite der Vorderkante 41 von dem Schnittpunkt PB zwischen der Saugoberfläche 46 und der geraden Linie LCAM durch die Vorderkante 41 und parallel zu der Wölbungslinie CL des Strömungsprofilabschnitts 40 in der Vorderkante 41 geöffnet.
  • Wenn bei der mechanischen Maschine (wie der Gasturbine 1) mit der Schaufel 32 der Auftreffwinkel des Fluids gegen die Schaufel 32 positiv ist (d.h. die Strömung des Fluids so gerichtet ist, dass sie mit der Druckoberfläche 45 kollidiert, verglichen mit der Betriebsbedingung am Auslegungspunkt), tritt eine Strömungsablösung an der Saugoberfläche 46 leicht an einer Position der Seite der Vorderkante 42 von dem Schnittpunkt PB zwischen der Saugoberfläche 46 und der Linie LCAM durch die Vorderkante 41 und parallel zu der Wölbungslinie CL des Strömungsprofilabschnitts 40 in der Vorderkante 41 in einigen Fällen leicht auf. In dieser Hinsicht ist gemäß der Ausführungsform nach obiger Beschreibung das zweite Öffnungsende 54 in der Seite der Vorderkante 41 von der Position, wo die Strömungsablösung an der Saugoberfläche 46 in dieser Weise einfach auftritt, vorgesehen. Daher kann eine Fluidablösung, die an der Saugoberfläche 46 leicht auftreten kann, wenn der Auftreffwinkel gemäß obiger Beschreibung positiv ist, effektiv verringert oder verhindert werden.
  • Jede der 17 und 18 ist eine Teil-Schnittansicht, die die Schaufel gemäß einer Ausführungsform zeigt, um einen Querschnitt senkrecht zu der Spannweitenrichtung durch das erste Öffnungsende 52 zu zeigen.
  • Wenn die Schaufel 32 oder Finne 33 von der Spannweitenrichtung betrachtet wird, ist gemäß einigen Ausführungsformen ein Winkel zwischen einem Abschnitt der Tangentiallinie der Strömungsprofiloberfläche in dem ersten Öffnungsende 52 oder 53 nahe bei der Seite der Vorderkante 41 oder 81 von dem ersten Öffnungsende 52 oder 53 und dem Verbindungsloch 50 oder 51 in dem ersten Öffnungsende 52 oder 53 gleich oder kleiner als 45 Grad.
  • Beispielsweise ist bei der exemplarischen Ausführungsform von 17 das erste Öffnungsende 52 des Verbindungslochs 50 zu der Druckoberfläche 45 geöffnet, und ein Winkel θ1 zwischen einem Abschnitt der Tangentiallinie TL1 des ersten Öffnungsendes 52 und der Druckoberfläche 45 (Strömungsprofiloberfläche) nahe bei der Seite der Vorderkante 41 von dem ersten Öffnungsende 52 und dem Verbindungsloch 50 in dem ersten Öffnungsende 52 (die Richtung der geraden Linie L1 in der Zeichnung) gleich oder kleiner als 45 Grad.
  • Beispielsweise ist gemäß der exemplarischen Ausführungsform von 18 sind das erste Öffnungsende 52 des Verbindungslochs 50 zu der Saugoberfläche 46 geöffnet, und ein Winkel θ2 zwischen einen Abschnitt der Tangentiallinie TL2 des ersten Öffnungsendes 52 an der Saugoberfläche 46 (Strömungsprofiloberfläche) nahe bei der Seite der Vorderkante 41 von dem ersten Öffnungsende 52 und dem Verbindungsloch 50 in dem ersten Öffnungsende 52 (die Richtung der geraden Linie L2 in der Zeichnung) gleich oder kleiner als 45 Grad.
  • In dem Fall der oben beschriebenen Ausführungsform hat das Verbindungsloch 50 oder 51 eine Form, die an die Strömungsprofiloberfläche (Druckoberfläche 45 oder Saugoberfläche 46) an der Position des ersten Öffnungsendes 52 oder 53 angepasst ist. Daher kann ein Mischverlust mit dem entlang der Umgebung der Strömungsprofiloberfläche strömenden Fluid verringert werden, wenn die Strömung von dem Verbindungsloch 50 oder 51 von dem ersten Öffnungsende 52 oder 53 ausgegeben wird.
  • Während die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und umfasst Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen und geeignete Kombinationen derselben.
  • Bei der vorliegenden Beschreibung soll ein Ausdruck einer relativen oder absoluten Anordnung wie „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht als Angabe nur der Anordnung in einem strengen wörtlichen Sinne interpretiert werden, sondern umfasst auch einen Zustand, wo die Anordnung relativ um eine Toleranz oder um einen Winkel oder eine Distanz abweicht, wodurch dieselbe Funktion erreicht werden kann.
  • Beispielsweise soll ein Ausdruck eines gleichen Zustands wie „gleich“, „derselbe“ und „gleichmäßig“ nicht als Angabe nur des Zustands verstanden werden, bei dem das Merkmal im strikten Sinne gleich ist, sondern umfasst auch einen Zustand, bei dem es eine Toleranz oder eine Differenz gibt, die immer noch dieselbe Funktion erreichen kann.
  • Ferner soll bei der vorliegenden Beschreibung ein Ausdruck einer Form wie einer rechteckigen Form oder einer zylindrischen Form nicht im Sinne nur der geometrisch strengen Form verstanden werden, sondern umfasst auch eine Form mit Ungleichmäßigkeiten oder abgeschrägten bzw. abgerundeten Ecken innerhalb des Bereichs, indem derselbe Effekt erreicht werden kann.
  • Außerdem soll bei der vorliegenden Beschreibung ein Ausdruck wie „umfassen“, „enthalten“ und „haben“ andere Komponenten nicht ausschließen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2005098203 A [0004]

Claims (15)

  1. Ein Strömungsprofil mit: einem Strömungsprofilabschnitt mit einer Strömungsprofiloberfläche, die sich entlang einer Spannweitenrichtung zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante erstreckt, und zumindest einem Verbindungsloch, das sich zumindest in dem Strömungsprofilabschnitt erstreckt und ein erstes Öffnungsende besitzt, welches zu der Strömungsprofiloberfläche geöffnet ist, durch das das erste Öffnungsende mit einem zweiten Öffnungsende in Verbindung ist, das in einem Abschnitt des Strömungsprofils, der nicht der Strömungsprofilabschnitt ist, oder in einer Vorrichtung, an der das Strömungsprofil installiert ist, vorgesehen ist, wobei, an einem Querschnitt senkrecht zu der Spannweitenrichtung durch eine Position des ersten Öffnungsendes der Spannweitenrichtung ein Winkel A1, der eine Bedingung (a) erfüllt, in einem Winkelbereich liegt, der gleich oder größer ist als minus 10 Grad und gleich oder kleiner ist als 10 Grad bezüglich einer Verlängerungslinie, erhalten durch Verlängern einer Wölbungslinie des Strömungsprofilabschnitts von der Vorderkante, während die Vorderkante als eine Mitte gewählt ist, und wobei die Bedingung (a) eine Bedingung ist, dass ein statischer Druck an einer Position des ersten Öffnungsendes gleich einem statischen Druck an einer Position des zweiten Öffnungsendes ist, wenn der Strömungsprofilabschnitt eine Fluidströmung von einer Richtung des Winkels A1 zu der Vorderkante empfängt.
  2. Das Strömungsprofil gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung einen Rumpf eines Luftfahrzeugs umfasst, und der Strömungsprofilabschnitt ein vertikales Heck oder ein horizontales Heck des Luftfahrzeugs umfasst.
  3. Das Strömungsprofil gemäß Anspruch 2, wobei die Strömungsprofiloberfläche eine linke Seitenoberfläche und eine rechte Seitenoberfläche des vertikalen Hecks umfasst, und das erste Öffnungsende zu der linken Seitenoberfläche des vertikalen Hecks geöffnet ist, während das zweite Öffnungsende zu einer Oberfläche eines Abschnitts einer rechten Seite des Rumpfes geöffnet ist, oder das erste Öffnungsende zu der rechten Seitenoberfläche des vertikalen Hecks geöffnet ist, während das zweite Öffnungsende zu einer Oberfläche eines Abschnitts einer linken Seite des Rumpfs geöffnet ist.
  4. Das Strömungsprofil gemäß Anspruch 2, wobei die Strömungsprofiloberfläche eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche des horizontalen Hecks umfasst, das erste Öffnungsende zu der oberen Oberfläche oder der unteren Oberfläche des horizontalen Hecks geöffnet ist, und das zweite Öffnungsende zu einer Oberfläche des Rumpfs geöffnet ist.
  5. Ein Strömungsprofil mit: einem Strömungsprofilabschnitt mit einer Strömungsprofiloberfläche, die sich entlang einer Spannweitenrichtung zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante erstreckt, einem Verbindungselement, mit dem der Strömungsprofilabschnitt verbunden ist, und zumindest einem Verbindungsloch mit einem ersten Öffnungsende, das zu der Strömungsprofiloberfläche geöffnet ist, und einem zweiten Öffnungsende, das zu einer Oberfläche des Verbindungselements geöffnet ist und sich in dem Strömungsprofilabschnitt und dem Verbindungselement erstreckt.
  6. Das Strömungsprofil gemäß Anspruch 5, wobei die Strömungsprofiloberfläche eine Druckoberfläche und eine Saugoberfläche aufweist, und die Oberfläche des Verbindungselements mit dem Strömungsprofilabschnitt verbunden ist und eine Endwandoberfläche aufweist, die einen Strömungsweg eines Arbeitsfluid einer Turbine bildet.
  7. Das Strömungsprofil gemäß Anspruch 6, wobei das erste Öffnungsende zu der Druckoberfläche oder der Sagoberfläche geöffnet ist, und das zweite Öffnungsende zu der Endwandoberfläche des Verbindungselements geöffnet ist.
  8. Das Strömungsprofil gemäß Anspruch 6, wobei die Oberfläche des Verbindungselements ferner eine stromaufwärtige Endoberfläche aufweist, die in einem stromaufwärtigen Bereich des Fluidwegs von dem Strömungsprofilabschnitt angeordnet ist und sich entlang einer Ebene senkrecht zu einer Axialrichtung erstreckt, das erste Öffnungsende zu der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche geöffnet ist, und das zweite Öffnungsende zu der stromaufwärtigen Endoberfläche geöffnet ist.
  9. Das Strömungsprofil gemäß Anspruch 6, wobei die Oberfläche des Verbindungselements ferner eine stromabwärtige Endoberfläche aufweist, die stromab von dem Strömungsprofil angeordnet ist und sich entlang einer Ebene senkrecht zu einer Axialrichtung erstreckt, das erste Öffnungsende zu der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche geöffnet ist, und das zweite Öffnungsende zu der stromabwärtigen Endoberfläche geöffnet ist.
  10. das Strömungsprofil Anspruch 6, wobei die Oberfläche des Verbindungselements eine Umfangsendoberfläche umfasst, die Umfangsendoberfläche des Verbindungselements des Strömungsprofils und eine Umfangsendoberfläche eines Verbindungselements eines Strömungsprofils angrenzend an das Strömungsprofil in einer Umfangsrichtung einander unter Zwischenfügung eines Zwischenraums zugewandt sind, das erste Öffnungsende zu der Druckoberfläche oder der Saugoberfläche geöffnet ist, und das zweite Öffnungsende zu der Umfangsendoberfläche geöffnet ist.
  11. Das Strömungsprofil gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das erste Öffnungsende zu der Druckoberfläche an einer Position an der Vorderkantenseite von einem Punkt an der Druckoberfläche geöffnet ist, der eine Tangentiallinie parallel zu einer Sehnenrichtung des Strömungsprofilabschnitts hat.
  12. Das Strömungsprofil gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das erste Öffnungsende zu der Saugoberfläche an einer Position an der Vorderkantenseite von einem Schnittpunt zwischen der Saugoberfläche und einer geraden Linie durch die Vorderkante und parallel zu der Wölbungslinie des Strömungsprofilabschnitts in der Vorderkante geöffnet ist.
  13. Das Strömungsprofil gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei, an einem Querschnitt senkrecht zu der Spannweitenrichtung durch eine Position des ersten Öffnungsendes der Spannweitenrichtung ein Winkel A1, der eine Bedingung (a) erfüllt, in einem Winkelbereich liegt, der gleich oder größer ist als minus 10 Grad und gleich oder kleiner ist als 10 Grad bezüglich einer Verlängerungslinie, erhalten durch Verlängerung einer Wölbungslinie des Strömungsprofilabschnitts von der Vorderkante, während die Vorderkante als Mitte gewählt ist, und wobei die Bedingung (a) eine Bedingung ist, dass ein statischer Druck an einer Position des ersten Öffnungsendes der Strömungsprofiloberfläche gleich einem statischen Druck an einer Position des zweiten Öffnungsendes an der Oberfläche des Verbindungselement ist, wenn der Strömungsprofilabschnitt eine Fluorströmung von einer Richtung des Winkels A1 zu der Vorderkante empfängt.
  14. Das Strömungsprofil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei, von der Spannweitenrichtung betrachtet, ein Winkel zwischen einem Teil einer Tangentiallinie der Strömungsprofiloberfläche an dem ersten Öffnungsende, wobei sich der Teil in der Vorderkantenseite von dem ersten Öffnungsende befindet, und dem Verbindungloch des ersten Öffnungsendes gleich oder kleiner als 45 Grad ist.
  15. Eine mechanische Maschine mit dem Strömungsprofil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
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