EP3205885A1 - Compressor rotor blade and method for profiling said blade - Google Patents
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- EP3205885A1 EP3205885A1 EP16155063.7A EP16155063A EP3205885A1 EP 3205885 A1 EP3205885 A1 EP 3205885A1 EP 16155063 A EP16155063 A EP 16155063A EP 3205885 A1 EP3205885 A1 EP 3205885A1
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Definitions
- Losses in the flow of the working fluid in the transonic section arise, for example, in the compression shock and by separation of the boundary layer on the compressor blade in the region of the compression shock. The losses cause a reduction in the efficiency of the compressor.
- the object of the invention is therefore to provide a compressor blade and a method for profiling the compressor blade, with which an increase in the efficiency of the compressor blade having a compressor can be achieved.
- the compressor blade according to the invention for an axial compressor has a blade profile which has a transonic section and a profile section of the blade profile which extends in the transonic section and which has a concave suction side region on its suction side which is disposed at least partially upstream of a compression stroke exhibited by a flow established in the compressor at a nominal operating condition of the compressor whereby the surge is located downstream of a compression surge which would have a flow similar to a conventional compressor blade and the prior art Set nominal operating condition.
- the inventive method for profiling a compressor blade for an axial design compressor, the compressor blade having a blade profile with a transonic section comprises the steps of providing a geometric model of the blade profile, the blade profile having a profile cut extending in the transonic section ; Determining boundary conditions for a flow around the blade that occurs at a nominal operating condition of the compressor; Changing the profile section such that the suction side has a concave suction side region located at least partially upstream of a compression stroke exhibited by a flow adjusting in the compressor at the boundary conditions whereby the surge is located downstream of a compression surge that would have flow; which would occur in the geometric model prior to changing the profile section and at the nominal operating condition.
- the compressor with the compressor blade according to the invention and / or with the compressor blade profiled with the method according to the invention has a higher efficiency with at least the same operating range than a compressor with the conventional compressor blade.
- the Mach numbers on the suction side of the compressor blade according to the invention prior to the compression shock are lower than on the suction side of the conventional compressor blade.
- separations of the flow on the suction side of the invention Compressor blade less likely than the conventional compressor blade.
- the compressor blade according to the invention can be performed with a shorter length of chord profile than is the case with the conventional compressor blade, without thereby sacrificing efficiency or a reduction of the working area.
- the profile section of the conventional compressor blade is formed exclusively concave on the pressure side and / or is formed exclusively convex on the suction side.
- the point of the concave suction side region with the minimum curvature when projecting perpendicularly onto the chord of the profile section on this prescribes a projection point which is from the leading edge of the profile section of 40% to 80% of the length of the chord.
- the profile section preferably has on its pressure side a convex pressure side region, which is arranged in a region which is arranged opposite the concave suction side region.
- the profile section on a cylindrical surface whose axis coincides with the axis of the compressor lie on a conical surface whose axis coincides with the axis of the compressor on an S 1 flow area of the compressor or in a tangential plane of the compressor.
- the S 1 flow area extends in the circumferential direction and in the axial direction of the axial flow machine and describes a surface that follows an idealized flow.
- the profile section is changed such that in the concave suction side area, the curve of the curvature multiplied by the length of the chord has a minimum value that is from -1.2 to -0.5.
- the profile section is preferably modified such that the profile section has on its suction side a convex suction side region, which is arranged downstream of the concave suction side region. It is preferable that the profile section is changed such that in the convex suction side area, the curve of the curve has a maximum value larger than the maximum value of the curve of the curve in the corresponding area of the conventional compressor blade.
- the profile section is preferably changed in such a way that in the convex suction side region the course of the curvature multiplied by the length of the chord has a maximum value which is from 2 to 4. It is preferred that the profile section is changed such that the point of the concave suction side region with the minimum curvature when projecting perpendicularly onto the chord of the profile section on this one projection point which is from 40% to 80% of the length of the chord from the leading edge of the profile section.
- Each of these measures can further increase the efficiency of the compressor.
- a compressor blade 1 for a compressor in axial construction on a blade profile has a radially inner subsonic section and a radially outer transonic section, wherein FIGS. 1 and 3 only the transonic section is shown.
- the blade profile has a profile section 21 which extends in the transonic section.
- the profile section 21 is located on a cylindrical surface whose axis coincides with the axis of the compressor, on a conical surface whose axis coincides with the axis of the compressor, on an S 1 flow area of the compressor or in a tangential plane of the compressor.
- the profile section 21 has a front edge 2, a trailing edge 3, a pressure side 4 and a suction side 5.
- a chord 22 is drawn, which extends as a straight line from the front edge 2 to the trailing edge 3.
- a skeleton line 23 which extends from the front edge 2 to the trailing edge 3 and is always located in a direction perpendicular to the chord 22 midway between the pressure side 4 and the suction side 5.
- FIG. 1 shows a two-dimensional flow distribution of a working medium flowing in the compressor in a region of the compressor.
- a blade row 15 with the compressor blades 1, a blade row 15 downstream blade row 16 and a blade row 15 upstream blade row 17 are shown.
- the profile section 21 has on its suction side 5 a concave suction side region 10, which is arranged at least partially upstream of a compression joint 18, which has an adjusting in the compressor at a nominal operating condition of the compressor flow.
- the compression shock 18 is in FIG. 1 arranged in the areas of flow in which the Mach number decreases from higher than 1 to lower than 1.
- FIG. 2 shows a comparison of the Mach number curves on the compressor blade 1 and the Machiereverstructure on the conventional compressor blade.
- About the horizontal axis 19 is a point on the chord 22 of the profile section 21 and over the vertical axis 20, the Mach number is plotted.
- Reference numeral 6 denotes the Mach number characteristic at the pressure side of the conventional compressor blade, with the reference numeral 7 Machiereverlauf on the suction side of the conventional compressor blade is designated by the reference numeral 8 is the Machiereverlauf on the pressure side 4 of the compressor blade 1 and the reference numeral 9 Machiereverlauf on the suction side 5 of the compressor blade 1 is designated.
- FIG. 2 It can be seen that the Machiereverlauf 9 on the suction side 5 of the compressor blade 1 immediately upstream of the compression shock 18 lower supersonic Mach numbers than the Machiereverlauf 7 on the suction side of the conventional compressor blade immediately upstream of the compression shock. These lower supersonic Mach numbers are maintained over a longer extent along the chord 22 than in the conventional compressor blade. Due to the lower supersonic Mach numbers before the compression shock 18 losses are reduced. By keeping the supersonic Mach numbers over the longer extent, the total profile load correlated with the Mach number difference on the pressure side 4 and the suction side 5 is comparably high in the subsonic region downstream of the inspection shock 18 as in the conventional compressor blade. Moreover, it is off FIG.
- the compression stroke 18 is arranged obliquely, which means that with increasing distance from the suction side 5, the compression shock 18 moves upstream. This also leads to a reduction of losses.
- the FIG. 2 It can be seen that the profile load on the compressor blade 1 after the compression stroke 18 is significantly higher than in the conventional compressor blade. Due to the reduced losses and higher profile load in the subsonic region, a higher efficiency can be achieved with the compressor rotor blade 1 than with the conventional compressor rotor blade. Due to the higher efficiency, the compressor blade 1, as it is in FIG. 2 is shown to be shorter than the conventional compressor blade, thereby reducing losses can be reduced by friction of the working fluid to the compressor blade 1.
- FIG. 4 shows a curvature 27 along the pressure side 4 and a curvature 28 along the suction side 5.
- ⁇ s is the length of a circular arc and ⁇ is the difference angle between the tangents at the end points of the circular arc.
- Concave suction side areas and convex pressure side areas are characterized by a negative sign of the curvature.
- Convex suction side regions and concave pressure side regions are characterized by a positive sign of the curvature.
- the profile section 21 has on its pressure side 4 a convex pressure side region 14, which is arranged in a region which is arranged opposite the concave suction side region 10.
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Verdichterlaufschaufel für einen Verdichter in Axialbauweise, mit einem Schaufelprofil, das einen transsonischen Abschnitt aufweist, und einem sich in dem transsonischen Abschnitt erstreckenden Profilschnitt (21) des Schaufelprofils, der an seiner Saugseite (5) einen konkaven Saugseitenbereich (10) aufweist, der zumindest teilweise stromauf eines Verdichtungsstoßes (18) angeordnet ist, den eine sich in dem Verdichter bei einer Nennbetriebsbedingung des Verdichters einstellende Strömung aufweist, wodurch der Verdichtungsstoß (18) stromab eines Verdichtungsstoßes angeordnet ist, den eine Strömung aufweisen würde, die sich bei einer herkömmlichen Verdichterlaufschaufel, die sich von der Verdichterlaufschaufel (1) lediglich darin unterscheidet, dass sie an ihrer Saugseite (5) ausschließlich konvex ausgebildet ist, und bei der Nennbetriebsbedingung einstellen würde.The invention relates to a compressor blade for a compressor in Axialbauweise, with a blade profile having a transonic portion, and extending in the transonic portion profile section (21) of the blade profile having a concave suction side region (10) on its suction side (5) at least partially upstream of a compression surge (18) having a flow established in the compressor at a nominal operating condition of the compressor, whereby the surge (18) is located downstream of a compression surge which would have a flow that would be at a pressure conventional compressor blade, which differs from the compressor blade (1) only in that it is formed on its suction side (5) exclusively convex, and would set in the nominal operating condition.
Description
Die Erfindung betrifft eine Verdichterlaufschaufel und ein Verfahren zum Profilieren der Verdichterlaufschaufel.The invention relates to a compressor blade and a method of profiling the compressor blade.
Ein Verdichter in Axialbauweise weist zur Verdichtung eines Arbeitsmediums mindestens einen Laufschaufelkranz mit einer Mehrzahl an Verdichterlaufschaufeln auf. Die Verdichterlaufschaufel weist einen radial innen liegenden subsonischen Abschnitt auf, in dem die Verdichtung mittels einer Umlenkung der Strömung des Arbeitsmediums erfolgt. Weiterhin weist die Verdichterlaufschaufel einen transsonischen Abschnitt auf, in dem die Verdichtung zum überwiegenden Teil mittels eines Verdichtungsstoßes erfolgt, bei dem das Arbeitsmedium von Überschallgeschwindigkeit auf Unterschallgeschwindigkeit verzögert wird.An axial-flow compressor has at least one blade ring with a plurality of compressor blades for compressing a working fluid. The compressor blade has a radially inner subsonic section, in which the compression takes place by means of a deflection of the flow of the working medium. Furthermore, the compressor blade on a transonic section, in which the compression takes place for the most part by means of a compression shock, in which the working fluid is delayed from supersonic to subsonic speed.
Verluste in der Strömung des Arbeitsmediums in dem transsonischen Abschnitt entstehen beispielsweise in dem Verdichtungsstoß und durch Ablösungen der Grenzschicht an der Verdichterlaufschaufel im Bereich des Verdichtungsstoßes. Die Verluste bewirken eine Verminderung des Wirkungsgrades des Verdichters.Losses in the flow of the working fluid in the transonic section arise, for example, in the compression shock and by separation of the boundary layer on the compressor blade in the region of the compression shock. The losses cause a reduction in the efficiency of the compressor.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Verdichterlaufschaufel und ein Verfahren zum Profilieren der Verdichterlaufschaufel zu schaffen, mit denen eine Erhöhung des Wirkungsgrades eines die Verdichterlaufschaufel aufweisenden Verdichters erreichbar ist.The object of the invention is therefore to provide a compressor blade and a method for profiling the compressor blade, with which an increase in the efficiency of the compressor blade having a compressor can be achieved.
Die erfindungsgemäße Verdichterlaufschaufel für einen Verdichter in Axialbauweise weist ein Schaufelprofil, das einen transsonischen Abschnitt aufweist, und ein sich in dem transsonischen Abschnitt erstreckenden Profilschnitt des Schaufelprofils auf, der an seiner Saugseite einen konkaven Saugseitenbereich aufweist, der zumindest teilweise stromauf eines Verdichtungsstoßes angeordnet ist, den eine sich in dem Verdichter bei einer Nennbetriebsbedingung des Verdichters einstellende Strömung aufweist, wodurch der Verdichtungsstoß stromab eines Verdichtungsstoßes angeordnet ist, den eine Strömung aufweisen würde, die sich bei einer herkömmlichen Verdichterlaufschaufel und bei der Nennbetriebsbedingung einstellen würde.The compressor blade according to the invention for an axial compressor has a blade profile which has a transonic section and a profile section of the blade profile which extends in the transonic section and which has a concave suction side region on its suction side which is disposed at least partially upstream of a compression stroke exhibited by a flow established in the compressor at a nominal operating condition of the compressor whereby the surge is located downstream of a compression surge which would have a flow similar to a conventional compressor blade and the prior art Set nominal operating condition.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Profilieren einer Verdichterlaufschaufel für einen Verdichter in Axialbauweise, wobei die Verdichterlaufschaufel ein Schaufelprofil mit einem transsonischen Abschnitt aufweist, weist die Schritte auf: Bereitstellen eines geometrischen Modells des Schaufelprofils, wobei das Schaufelprofil einen Profilschnitt aufweist, der sich in dem transsonischen Abschnitt erstreckt; Festlegen von Randbedingungen für eine die Schaufel umströmende Strömung, die bei einer Nennbetriebsbedingung des Verdichters auftritt; Verändern des Profilschnitts derart, dass die Saugseite einen konkaven Saugseitenbereich aufweist, der zumindest teilweise stromauf eines Verdichtungsstoßes angeordnet ist, den eine sich in dem Verdichter bei den Randbedingungen einstellende Strömung aufweist, wodurch der Verdichtungsstoß stromab eines Verdichtungsstoßes angeordnet ist, den eine Strömung aufweisen würde, die sich bei dem geometrischen Modell vor dem Verändern des Profilschnitts und bei der Nennbetriebsbedingung einstellen würde.The inventive method for profiling a compressor blade for an axial design compressor, the compressor blade having a blade profile with a transonic section, comprises the steps of providing a geometric model of the blade profile, the blade profile having a profile cut extending in the transonic section ; Determining boundary conditions for a flow around the blade that occurs at a nominal operating condition of the compressor; Changing the profile section such that the suction side has a concave suction side region located at least partially upstream of a compression stroke exhibited by a flow adjusting in the compressor at the boundary conditions whereby the surge is located downstream of a compression surge that would have flow; which would occur in the geometric model prior to changing the profile section and at the nominal operating condition.
Es wurde gefunden, dass der Verdichter mit der erfindungsgemäßen Verdichterlaufschaufel und/oder mit der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren profilierten Verdichterlaufschaufel einen höheren Wirkungsgrad bei mindestens gleichem Betriebsbereich hat als ein Verdichter mit der herkömmlichen Verdichterlaufschaufel. Zudem sind die Machzahlen an der Saugseite der erfindungsgemäßen Verdichterlaufschaufel vor dem Verdichtungsstoß geringer als an der Saugseite der herkömmlichen Verdichterlaufschaufel. Damit sind Ablösungen der Strömung an der Saugseite der erfindungsgemäßen Verdichterlaufschaufel weniger wahrscheinlich als bei der herkömmlichen Verdichterlaufschaufel. Zudem kann die erfindungsgemäße Verdichterlaufschaufel mit einer kürzeren Länge ihrer Profilsehne ausgeführt werden als es bei der herkömmlichen Verdichterlaufschaufel der Fall ist, ohne dadurch Einbußen des Wirkungsgrades oder eine Verkleinerung des Arbeitsbereichs hinzunehmen.It has been found that the compressor with the compressor blade according to the invention and / or with the compressor blade profiled with the method according to the invention has a higher efficiency with at least the same operating range than a compressor with the conventional compressor blade. In addition, the Mach numbers on the suction side of the compressor blade according to the invention prior to the compression shock are lower than on the suction side of the conventional compressor blade. Thus, separations of the flow on the suction side of the invention Compressor blade less likely than the conventional compressor blade. In addition, the compressor blade according to the invention can be performed with a shorter length of chord profile than is the case with the conventional compressor blade, without thereby sacrificing efficiency or a reduction of the working area.
Es ist bevorzugt, dass der Profilschnitt der herkömmlichen Verdichterlaufschaufel an dessen Druckseite ausschließlich konkav ausgebildet ist und/oder an dessen Saugseite ausschließlich konvex ausgebildet ist.It is preferred that the profile section of the conventional compressor blade is formed exclusively concave on the pressure side and / or is formed exclusively convex on the suction side.
Es ist bevorzugt, dass in dem konkaven Saugseitenbereich der Verlauf der Krümmung multipliziert mit der Länge der Profilsehne einen Minimalwert hat, der von -1,2 bis -0,5 ist. Der Profilschnitt weist bevorzugt an seiner Saugseite einen konvexen Saugseitenbereich auf, der stromab des konkaven Saugseitenbereichs angeordnet ist. Es ist bevorzugt, dass in dem konvexen Saugseitenbereich der Verlauf der Krümmung des konvexen Saugseitenbereichs einen Maximalwert hat, der größer ist als der Maximalwert des Verlaufs der Krümmung im entsprechenden Bereich der herkömmlichen Verdichterlaufschaufel. In dem konvexen Saugseitenbereich hat der Verlauf der Krümmung multipliziert mit der Länge der Profilsehne bevorzugt einen Maximalwert, der von 2 bis 4 ist. Es ist bevorzugt, dass der Punkt des konkaven Saugseitenbereichs mit der minimalen Krümmung bei senkrechter Projektion auf die Profilsehne des Profilschnitts auf dieser einen Projektionspunkt vorgibt, der von der Vorderkante des Profilschnitts von 40 % bis 80 % der Länge der Profilsehne entfernt ist. Der Profilschnitt weist bevorzugt an seiner Druckseite einen konvexen Druckseitenbereich auf, der in einem Bereich angeordnet ist, der dem konkaven Saugseitenbereich gegenüberliegend angeordnet ist. Durch jede der genannten Maßnahmen lässt sich der Wirkungsgrad des Verdichters weiter steigern.It is preferable that in the concave suction side region, the curve of the curvature multiplied by the length of the chord has a minimum value that is from -1.2 to -0.5. The profile section preferably has on its suction side a convex suction side region, which is arranged downstream of the concave suction side region. It is preferable that in the convex suction side portion, the curve of the curvature of the convex suction side portion has a maximum value larger than the maximum value of the curve of the curvature in the corresponding portion of the conventional compressor blade. In the convex suction side region, the curve of the curvature multiplied by the length of the chord has preferably a maximum value that is from 2 to 4. It is preferred that the point of the concave suction side region with the minimum curvature when projecting perpendicularly onto the chord of the profile section on this prescribes a projection point which is from the leading edge of the profile section of 40% to 80% of the length of the chord. The profile section preferably has on its pressure side a convex pressure side region, which is arranged in a region which is arranged opposite the concave suction side region. Each of these measures can further increase the efficiency of the compressor.
Es ist bevorzugt, dass der Profilschnitt auf einer Zylinderfläche, deren Achse mit der Achse des Verdichters zusammenfällt, auf einer Kegelfläche, deren Achse mit der Achse des Verdichters zusammenfällt, auf einer S1-Strömungsfläche des Verdichters oder in einer tangentialen Ebene des Verdichters liegt. Die S1-Strömungsfläche erstreckt sich in Umfangsrichtung und in Axialrichtung der Axialströmungsmaschine und beschreibt eine Fläche, der eine idealisierte Strömung folgt.It is preferred that the profile section on a cylindrical surface whose axis coincides with the axis of the compressor lie on a conical surface whose axis coincides with the axis of the compressor on an S 1 flow area of the compressor or in a tangential plane of the compressor. The S 1 flow area extends in the circumferential direction and in the axial direction of the axial flow machine and describes a surface that follows an idealized flow.
Beim Verändern des Profilschnitts wird bevorzugt dessen Skelettlinie verschoben, insbesondere wird nur die Skelettlinie verschoben. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Breite des Kanals zwischen zwei in einem Laufschaufelkranz benachbart angeordneten Verdichterlaufschaufeln unverändert bleibt. Es ist bevorzugt, dass das geometrische Modell vor dem Verändern des Profilschnitts an dessen Druckseite ausschließlich konkav ausgebildet und/oder an dessen Saugseite ausschließlich konvex ausgebildet ist.When changing the profile section whose skeleton line is preferably moved, in particular only the skeleton line is moved. As a result, it is advantageously achieved that the width of the channel between two compressor blades arranged adjacent in a rotor blade ring remains unchanged. It is preferred that the geometric model before the modification of the profile section on its pressure side exclusively concave and / or formed exclusively convex on the suction side.
Es ist bevorzugt, dass der Profilschnitt derart verändert wird, dass in dem konkaven Saugseitenbereich der Verlauf der Krümmung multipliziert mit der Länge der Profilsehne einen Minimalwert hat, der von -1,2 bis -0,5 ist. Der Profilschnitt wird bevorzugt derart verändert, dass der Profilschnitt an seiner Saugseite einen konvexen Saugseitenbereich aufweist, der stromab des konkaven Saugseitenbereichs angeordnet ist. Es ist bevorzugt, dass der Profilschnitt derart verändert wird, dass in dem konvexen Saugseitenbereich der Verlauf der Krümmung einen Maximalwert hat, der größer ist als der Maximalwert des Verlaufs der Krümmung im entsprechenden Bereich der herkömmlichen Verdichterlaufschaufel. Der Profilschnitt wird bevorzugt derart verändert, dass in dem konvexen Saugseitenbereich der Verlauf der Krümmung multipliziert mit der Länge der Profilsehne einen Maximalwert hat, der von 2 bis 4 ist. Es ist bevorzugt, dass der Profilschnitt derart verändert wird, dass der Punkt des konkaven Saugseitenbereichs mit der minimalen Krümmung bei senkrechter Projektion auf die Profilsehne des Profilschnitts auf dieser einen Projektionspunkt vorgibt, der von der Vorderkante des Profilschnitts von 40 % bis 80 % der Länge der Profilsehne entfernt ist. Durch jede der genannten Maßnahmen lässt sich der Wirkungsgrad des Verdichters weiter steigern.It is preferable that the profile section is changed such that in the concave suction side area, the curve of the curvature multiplied by the length of the chord has a minimum value that is from -1.2 to -0.5. The profile section is preferably modified such that the profile section has on its suction side a convex suction side region, which is arranged downstream of the concave suction side region. It is preferable that the profile section is changed such that in the convex suction side area, the curve of the curve has a maximum value larger than the maximum value of the curve of the curve in the corresponding area of the conventional compressor blade. The profile section is preferably changed in such a way that in the convex suction side region the course of the curvature multiplied by the length of the chord has a maximum value which is from 2 to 4. It is preferred that the profile section is changed such that the point of the concave suction side region with the minimum curvature when projecting perpendicularly onto the chord of the profile section on this one projection point which is from 40% to 80% of the length of the chord from the leading edge of the profile section. Each of these measures can further increase the efficiency of the compressor.
Im Folgenden wird anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen und rechnerisch bestimmten Daten die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
-
die erfindungsgemäße Verdichterlaufschaufel mit einem rechnerisch bestimmten Strömungsfeld,Figur 1 -
Machzahlverläufe an der herkömmlichen Verdichterlaufschaufel und an der erfindungsgemäßen Verdichterlaufschaufel,Figur 2 -
einen Profilschnitt der erfindungsgemäßen Verdichterlaufschaufel undFigur 3 -
Krümmungsverläufe an der erfindungsgemäßen Verdichterlaufschaufel.Figur 4
-
FIG. 1 the compressor blade according to the invention with a computationally determined flow field, -
FIG. 2 Mach number curves on the conventional compressor blade and on the compressor blade according to the invention, -
FIG. 3 a profile section of the compressor blade according to the invention and -
FIG. 4 Curves of the compressor blade according to the invention.
Wie es aus
Der Profilschnitt 21 weist eine Vorderkante 2, eine Hinterkante 3, eine Druckseite 4 und eine Saugseite 5 auf. In
Durch den konkaven Saugseitenbereich ist der Verdichtungsstoß 18 stromab eines Verdichtungsstoßes angeordnet, den eine Strömung aufweisen würde, die sich bei einer herkömmlichen Verdichterlaufschaufel, die sich von der Verdichterlaufschaufel 1 darin unterscheiden kann, dass sie an ihrer Saugseite 5 ausschließlich konvex ausgebildet ist, und bei der Nennbetriebsbedingung einstellen würde.By the concave suction side region of the
Aus
Konkave Saugseitenbereiche und konvexe Druckseitenbereiche zeichnen sich durch ein negatives Vorzeichen der Krümmung aus. Konvexe Saugseitenbereiche und konkave Druckseitenbereiche zeichnen sich durch ein positives Vorzeichen der Krümmung aus.Concave suction side areas and convex pressure side areas are characterized by a negative sign of the curvature. Convex suction side regions and concave pressure side regions are characterized by a positive sign of the curvature.
In dem konkaven Saugseitenbereich 10 hat der Verlauf der Krümmung multipliziert mit der Länge der Profilsehne 22 einen Minimalwert, der von -1,2 bis -0,5 ist. Der Profilschnitt 21 weist an seiner Saugseite 5 einen ersten konvexen Saugseitenbereich 11 auf, der stromab des konkaven Saugseitenbereichs 10 angeordnet ist. Der Profilschnitt 21 weist an seiner Saugseite 5 einen zweiten konvexen Saugseitenbereich 12 auf, der stromauf des konkaven Saugseitenbereichs 10 angeordnet ist. In dem konvexen Saugseitenbereich 11 hat der Verlauf der Krümmung einen Maximalwert, der größer ist als der Maximalwert des Verlaufs der Krümmung im entsprechenden Bereich der herkömmlichen Verdichterlaufschaufel, insbesondere hat in dem konvexen Saugseitenbereich 11 der Verlauf der Krümmung multipliziert mit der Länge der Profilsehne 22 einen Maximalwert, der von 2 bis 4 ist.In the concave
Der Punkt des konkaven Saugseitenbereichs 10 mit der minimalen Krümmung bei senkrechter Projektion auf die Profilsehne 22 des Profilschnitts 21 gibt auf dieser einen Projektionspunkt 24 vor, der von der Vorderkante des Profilschnitts 21 von 40 % bis 80 % der Länge der Profilsehne 22 entfernt ist. Der Punkt des konvexen Saugseitenbereichs 11 mit der maximalen Krümmung bei senkrechter Projektion auf die Profilsehne 22 des Profilschnitts 21 gibt auf dieser einen Projektionspunkt 24 vor, der von der Vorderkante des 21 von 80 % bis 100% der Länge der Profilsehne 22 entfernt ist. Der Profilschnitt 21 weist an seiner Druckseite 4 einen konvexen Druckseitenbereich 14 auf, der in einem Bereich angeordnet ist, der dem konkaven Saugseitenbereich 10 gegenüberliegend angeordnet ist.The point of the concave
Die Verdichterlaufschaufel 1 ist beispielhaft wie folgt zu profilieren: Bereitstellen eines geometrischen Modells des Schaufelprofils, das an seiner Saugseite ausschließlich konvex und an seiner Druckseite ausschließlich konkav ausgebildet ist, wobei das Schaufelprofil einen Profilschnitt 21 aufweist, der sich in dem transsonischen Abschnitt erstreckt und auf einer Zylinderfläche, deren Achse mit Achse des Verdichters zusammenfällt, auf einer Kegelfläche, deren Achse mit der Achse des Verdichters zusammenfällt, auf einer S1-Strömungsfläche des Verdichters oder in einer tangentialen Ebene des Verdichters liegt; Festlegen von Randbedingungen für eine die Schaufel 14, 15 umströmende Strömung, die bei einer Nennbetriebsbedingung des Verdichters auftritt; Verändern des Profilschnitts 21 derart, dass lediglich die Skelettlinie verschoben wird und die Saugseite 5 einen konkaven Saugseitenbereich 10 aufweist, der zumindest teilweise stromauf eines Verdichtungsstoßes 18 angeordnet ist, den eine sich in dem Verdichter bei den Randbedingungen einstellende Strömung aufweist, wodurch der Verdichtungsstoß 18 stromab eines Verdichtungsstoßes angeordnet ist, den eine Strömung aufweisen würde, die sich bei dem geometrischen Modell vor dem Verändern des Profilschnitts und bei der Nennbetriebsbedingung einstellen würde.The
Ob sich der Verdichtungsstoß 18 durch das Verändern des Profilschnitts stromab verschiebt, kann rechnerisch, insbesondere durch eine Finite Volumen Methode, oder experimentell bestimmt werden.Whether the
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
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