JP2016509651A - Energy efficiency improvement device for turbomachinery - Google Patents

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Abstract

空力学的/水力学的ニュートン流体−流動処理を行うターボマシンまたはデバイスにおいて、エネルギ効率および多くの点での制御能力の改善を可能とするコンフォーマル渦生成技術を開示する方法および装置。Methods and apparatus that disclose conformal vortex generation techniques that enable improved energy efficiency and controllability in many respects in turbomachines or devices that perform aerodynamic / hydraulic Newtonian fluid flow processes.

Description

本発明は、空力学的/水力学的ニュートン流体−流動を処理する装置、及び等角渦流発生器(CVG)の新規流体力学構造を使うことにより、装置のエネルギー効率及び/又は性能エンベロープを改良するための能力の分野に関する。内在または統合されたCVGのこのような新規な応用物は、アクチュエータディスク、移動式タービンエンジンのような動力学的ターボ機械類におけるフォイルカスケードと流動−制御表面、静的パワー発生タービン、ヘリコプター、羽根、及び他のニュートン流体−流動応用物のように、様々な場所と役割で一般的に作動する。   The present invention improves the energy efficiency and / or performance envelope of an apparatus by using a new hydrodynamic structure of an aerodynamic / hydraulic Newtonian fluid-flow apparatus and a conformal vortex generator (CVG). Related to the field of ability. Such novel applications of intrinsic or integrated CVG include actuator cascades, foil cascades and flow-control surfaces in dynamic turbomachinery such as mobile turbine engines, static power generation turbines, helicopters, blades , And other Newtonian fluid-flow applications, generally operate at various locations and roles.

例えば、ヘリコプター腐食防止システム(EPS)に使われる付加のCVGは、重力の数万倍オーダーで非常に速い放射状加速度を有する、さらに小さく、さらに複雑で、難解なターボ機械類構造に取り付けてマッチングさせることが実現不可であり、これは、この機械類が高い堅固性のカスケードと高温及び鋭いエッジの入力表面のような性能環境を要求する新規な固有の内在または統合されたCVG方法を必要としているためである。付加のCVGは、現存するフォイルまたはボディ表面設計、ポストマニュファクチュアに接着剤で便宜的に取り付けられるが、ここで、オリジナルフォイルまたはボディ表面設計−意図や工学的な考慮は、CVGの利点の最も好ましい結合のために鑑みられていなかった。これに対し、統合されたCVG技術は、新たなフォイルまたは流体−流動制御表面の設計のための設計プロセス及び工学に含まれ、これは、付加のCVG技術では不能な能力、性能、流体−流動制御範囲、エネルギー効率及び製造選択の新たな組み合わせを許容する。   For example, the additional CVG used in Helicopter Corrosion Prevention System (EPS) can be mounted and matched to smaller, more complex and esoteric turbomachinery structures with very fast radial acceleration on the order of tens of thousands of gravity This is not feasible and this requires a new inherent intrinsic or integrated CVG method that requires a high robust cascade and performance environment such as high temperature and sharp edged input surfaces Because. The additional CVG is conveniently attached with adhesive to the existing foil or body surface design, post-manufacturer, where the original foil or body surface design-intent and engineering considerations are the most preferred of the benefits of CVG Was not considered for binding. In contrast, integrated CVG technology is included in the design process and engineering for the design of new foil or fluid-flow control surfaces, which is not possible with the additional CVG technology. Allow new combinations of control range, energy efficiency and manufacturing options.

ガスタービンエンジンは、実際、流体−流動処理装置に適用された様々な範囲のニュートン流体−流動、熱力学、材料及び物理的な技術を使った複雑なターボ機械のよく知られた例である。それぞれの一連の機能ブロックは、一部の入力流体−流動を許容し、この流体をいくつかの方法で処理してから、この流体をインターフェースでエンジンの次のステージに出力する。初期エア吸入口は、第1流体入力インターフェースであり、いかなる冷却または高温セクション排気ノズルも最終流体出力インターフェースを周囲大気内で完了する。よく知られたブレイトンサイクルを使ったタービンエンジンの場合、効率は、圧縮機、タービン、燃焼器及び入口ガイドベーン(IGV)、フローダクティング及び出口ノズルガス経路の流体ピーク作動温度対最終出口温度差の比率と流動効率、またはエネルギー損失のよく知られた理論熱力学サイクル性能と関連する。   A gas turbine engine is in fact a well-known example of a complex turbomachine using various ranges of Newtonian fluid-flow, thermodynamics, materials and physical techniques applied to fluid-flow processing equipment. Each series of functional blocks allows some input fluid-flow, processes this fluid in several ways, and then outputs this fluid at the interface to the next stage of the engine. The initial air inlet is the first fluid input interface and any cooling or hot section exhaust nozzle completes the final fluid output interface in the ambient atmosphere. For turbine engines using the well-known Brayton cycle, the efficiency is the difference between the fluid peak operating temperature vs. the final outlet temperature difference in the compressor, turbine, combustor and inlet guide vane (IGV), flow ducting and outlet nozzle gas paths. Related to well-known theoretical thermodynamic cycle performance of ratio and flow efficiency, or energy loss.

今回の開示において、ここに教示された流体−流動は、作動ニュートン「流体」、典型的な大気または他のガスに対するものであるが、多くのCVG技術実施例はまた、レイノルズ数(Re)が到達されるとき、液体または混合相状態に対して有効である。これは事実であると知られているが、なぜなら、ターボ機械及び装置において、ガス流体−流動に対する数多くのフォイル及び流動設計がスケール可能な流体−流動効果を観察するために標識物質及び方法を使った、例えば、水タンクで便宜上スケールされ、テストされ、及び流動可視化されるためである。下記においては、「流体−流動」は、流体力学が、実際、流体−流動条件とReナンバーで調整されるので、ニュートン気相及び/又は液相に適用可能である。   In the present disclosure, the fluid-flow taught herein is for a working Newton “fluid”, a typical atmosphere or other gas, but many CVG technology embodiments also have Reynolds number (Re) When reached, it is effective for liquid or mixed phase conditions. This is known to be true because in turbomachinery and equipment, numerous foils and flow designs for gas fluid-flow use labeling materials and methods to observe scalable fluid-flow effects. For example, to be scaled, tested and flow visualized for convenience in a water tank. In the following, “fluid-flow” is applicable to the Newtonian gas phase and / or liquid phase because the hydrodynamics are actually adjusted by the fluid-flow conditions and the Re number.

カスケードにおいてフォイルのアレイとしてエンジン圧縮機及びタービンブレードステータとローターディスク設計は、空力学的性能、エンジンジオメトリ及び質量流動に対して最適化される。初期ステージが冷却器入口流体温度に近接して作動するので、圧縮機と可能なバイパス−ファンステージとダクティングの「冷却セクション」は、ある程度あまり要求されない環境で作動する。これらの冷却セクションで流動改善物は、共通した回転、流動、空力弾性、振動、疲労及び圧力ストレスを作るために、材料強度に影響を与える高いガス温度、酸化または他の問題点の複雑性を有しない。圧縮機ステージは、全体提供された燃料−エネルギーの約60%+を吸収することができ、また、これはタービンステージにより抽出される。残りの使用可能なタービン出力エネルギーとジェット排気ノズル衝撃での効率改善物は、使用可能な有用な出力作業に大きな影響を与える。   Engine compressor and turbine blade stator and rotor disk designs as an array of foils in the cascade are optimized for aerodynamic performance, engine geometry and mass flow. Since the initial stage operates in close proximity to the cooler inlet fluid temperature, the compressor and possible bypass-fan stage and ducting “cooling section” operate in a less demanding environment. In these cooling sections, flow improvers reduce the complexity of high gas temperatures, oxidation or other issues affecting material strength to create common rotation, flow, aeroelasticity, vibration, fatigue and pressure stress. I don't have it. The compressor stage can absorb about 60% + of the total fuel-energy provided and is extracted by the turbine stage. The remaining usable turbine output energy and efficiency improvements in jet exhaust nozzle impact have a significant impact on the useful output work available.

従来技術の説明Description of prior art

低圧タービン(LPT)ステージ:現代多数の同心−シャフト型エンジン設計において、典型的にLPTステージは、圧力降下を誘導しながら、排出された後−燃焼器の「高温セクション」ガスの質量流動からエネルギーを抽出し、このエネルギーを最内側軸駆動シャフトを経由してバイパス−ファン、シャフト負荷及び/又は初期圧縮機ステージに案内する。   Low Pressure Turbine (LPT) Stage: In many modern concentric-shaft engine designs, the LPT stage typically energizes from the mass flow of the “hot section” gas in the combustor after it is exhausted while inducing a pressure drop. And this energy is guided through the innermost shaft drive shaft to the bypass fan, shaft load and / or initial compressor stage.

LPTステージのブレード負荷と、ヅヴァイフェル(Zweifel)負荷係数は、カスケード堅固性、下部ブレードカウント、エンジン大きさ、重さ及び費用を変更するように増加するにつれ、タービンカスケードで衝撃/反作用フォイルの空力学と共に問題点が発生する。より低いReナンバーの「オフ−デザイン」において、ローターとステータブレードは、境界層(BL)が厚くなること、乱流流体−流動に転移、下部モメンタムBL層での流体−流動分離、総流体−流動分離バブル及びエネルギー効率の損失を誘導する不利なサクション−フェイス圧力勾配を経験し得る。   The LPT stage blade load and the Zweifel load factor increase as the cascade robustness, lower blade count, engine size, weight and cost change, and the impact / reaction foil empty in the turbine cascade. Problems arise with mechanics. In the lower Re-number “off-design”, the rotor and stator blades have a thick boundary layer (BL), turbulent fluid-transition, fluid-flow separation in the lower momentum BL layer, total fluid- Unfavorable suction-face pressure gradients can be experienced that induce flow separation bubbles and loss of energy efficiency.

McQuillingは、彼の論文である「高揚力低圧タービンブレードの設計及び検証(Design and Validation of a High−lift Low−Pressure Turbine blade)」において、よく知られたPratt and Whitney Inc.の「Pack−B」ブレード設計のような一般的な例に対して改善されたヅヴァイフェル係数を含む、彼が提案したL2Fのような「高揚力の」(そして、フロントローディングされた)LPTブレード設計は、作動エンベロープ極端または「オフ−デザイン」で流動分離またはブレード失速(stalling)に対抗するためのいかなる付加的な流動変更法を使わなくても可能であることを教示している。   McQuilling is a well-known Pratt and Whitney Inc. in his paper, “Design and Validation of a High-lift Low-Pressure Turbine Blade”. His proposed “high lift” (and front-loaded) LPT blades, including an improved ヅ Weifel coefficient for common examples such as the “Pack-B” blade design The design teaches that an operating envelope extreme or “off-design” is possible without using any additional flow modification methods to combat flow separation or blade stalling.

ここで、ブレードフォイルフロント−ローディングの最適化は、サクション−フェイス圧力回復がより長いコード(chord)距離に対して拡散することを許容して、流体−流動を向上させ、低エネルギー及び低モメンタムの下部BLの分離を減少させながら不利な圧力勾配は減少する。この場合、基本ブレード流体−流動、不安定な上流ウェーク等に対する反作用は、従来技術に対して改善されるように設計され得るが、究極的に結合される性能改善物は、この設計ブレード負荷を最適化しなければならず、また、性能エンベロープ限界で特にオフデザインで抗力と分離を低くするように流動改良技術を使わなければならない。   Here, blade foil front-loading optimization allows the suction-face pressure recovery to diffuse for longer chord distances, improving fluid-flow, low energy and low momentum. The disadvantageous pressure gradient is reduced while reducing the separation of the lower BL. In this case, the reaction to the basic blade fluid-flow, unstable upstream wake, etc. can be designed to be improved over the prior art, but ultimately the combined performance improvement will reduce this design blade load. Flow optimization techniques must be used to reduce drag and separation, especially in off-design at performance envelope limits.

流体−流動変形例と効果は、例えば、Rouserにより彼の論文である「低圧タービンブレード上の境界層分離を抑制するためのディンプルの使用(Use Of Dimples To Suppress Boundary Layer Separation On A Low Pressure Turbine Blade)」に要約して教示されており、また、この変形例と効果は、最も低いBLレベルを再活性化させ、不利な圧力勾配効果及びフォイル表面からの流体−流動分離を防止するために、先ず、渦流流動を生成し、さらに高いモメンタム流動層から(フォイル表面に隣接した)下部層にエネルギーを循環させるように使われる多くのタイプの表面構造及び方法を含んでいる。   Fluid-flow variants and effects are described, for example, by Rouser in his paper, “Use of Dimpled To Suppress Boundary Separation On A Low Pressure Turbine Turbine. This variation and effect is also intended to reactivate the lowest BL level and prevent adverse pressure gradient effects and fluid-flow separation from the foil surface. First, it includes many types of surface structures and methods that are used to generate vortex flow and to circulate energy from the higher momentum fluidized bed to the lower layer (adjacent to the foil surface).

フォイル流動を改善するために使われたよく知られた渦流生成器(VG)は、効果と利点を異にする多くのカテゴリに含まれる。ランプ、角のある(angled)ベーン、リブレット(riblet)、ホイーラーランプ渦流発生器及び類似物のような突出装置は、有益な渦流を生成するが、抗力と流動分離損失を低くする傾向にあるBL流動条件を変化させるように試みる間、余剰抗力を発生させる。加えて、これらの突出装置は、より低いReナンバーでフリーストリームまたは厚くなるBLのより活動的な上部層からエネルギーを回収するが、次にさらに高いReナンバーでさらに薄いBL上に高く突出するようになって、このような性能点で高い誘導抗力を引き起こす。これらの装置は、例えば、VGで最大BLの35−100%以上の範囲で相当部分のBL厚さの高さを有することによって特徴づけられる。   Well-known vortex generators (VG) used to improve foil flow fall into many categories that differ in their effectiveness and benefits. Projecting devices such as ramps, angled vanes, riblets, wheeler ramp vortex generators and the like produce beneficial vortices but tend to lower drag and flow separation losses Generate extra drag while attempting to change the flow conditions. In addition, these protruding devices recover energy from a more active upper layer of the BL that becomes free stream or thicker at a lower Re number, but then protrudes higher onto a thinner BL at a higher Re number. Thus, a high induced drag is caused at such a performance point. These devices are characterized, for example, by having a substantial BL thickness height in the range of 35-100% or more of the maximum BL in VG.

BL深さ未満でオジー(Ogee)潜水型、ホイーラーチャネルまたはイーブン(even)ディンプルのような凹のまたは浸されたVGとマイクロVGが突出タイプのVGより少なく付加された抗力を生成するように広く研究され、教示されてきた。これらの装置は、コード方向にステップまたはランプで可変ジオメトリまたは高さを有する。オジー潜水型装置は、流入する流体−流動に向かってそれらの頂点を示し、フォイルプロファイルとは一致しない。BLで低いいくつかのマイクロVGにおいて、複雑な一連の応用物は、十分な渦流エネルギーを生成するために要求され、ブレードのような回転環境でこのような近接(close−proximity)応用物は性能に不利である。   Widely so that concave or soaked VG and micro VG, such as Ogee submersible, wheeler channel or even dimples, generate less added drag than protruding VG below BL depth Have been studied and taught. These devices have variable geometry or height in steps or ramps in the code direction. Ozzy submersible devices show their vertices towards the incoming fluid-flow and do not match the foil profile. In some micro VGs that are low in BL, a complex series of applications is required to generate sufficient vortex energy, and such close-proximity applications are performance in a rotating environment such as a blade. Disadvantageous.

ディンプルは、Rouserが教示しているように(例えば、ゴルフボールが低い抗力に起因してより遠く飛んで行くのに使われるように)、大きな流動分離バブルを抑制することによって抗力を低くする典型的に単純で全方向の装置である。しかし、ディンプル発散渦流は、多くのフリーストリーム流体−流動エネルギーを下部BLに結合できる低い最適な強度または能力を有しており、複雑である。   Dimples typically reduce drag by suppressing large flow separation bubbles, as taught by Rouser (eg, golf balls are used to fly farther due to low drag). Simple and omnidirectional. However, dimple diverging vortices are complex, with low optimal strength or ability to couple much free stream fluid-flow energy to the lower BL.

BL制御のためのディンプルは、渦流モードが優勢なジオメトリとReナンバーに対して性能が敏感であるので、複雑である。ブレードタイプのVGは、例えば、実際のLPTブレードのReナンバーに対して、これらがミリメートル次元のオーダーで非常に小さくなり、従って、非常に鋭く、微細で精巧な構造物となり、また、酸化高温排気ガスにより粒子腐食と損傷を受けるようになるという点でさらなる問題点を有する。さらなる問題点としては、ブレード反りの間、点応力集中に起因してブレード疲労に機械的な影響とこれらの鋭い物体が維持補修職員に向く危険がある。   The dimples for BL control are complex because their performance is sensitive to geometry and Re number where the vortex mode predominates. Blade-type VGs, for example, with respect to the actual LPT blade Re number, these are very small on the order of millimeters, thus resulting in a very sharp, fine and elaborate structure, and high temperature oxidation exhaust There is a further problem in that gas is subject to particle corrosion and damage. Further problems include the mechanical impact on blade fatigue due to point stress concentrations during blade warping and the risk of these sharp objects facing maintenance personnel.

ランプ−入口(例えば、アフト(aft)フェイシングステップを有するホイーラー、上向きランプ流動)とランプ−出口タイプの(例えば、フォワードフェイシングステップを有するオジー潜水型の、下向きランプ流動)VGはまた、エネルギーが出口コード方向渦流内に強く結合されることからエネルギーの方向を転換させる交差流動またはスパン方向馬蹄渦流のような他の二次流動構造と潜在的な衝撃波を有する。   Ramp-inlet (eg, wheeler with aft facing step, upward ramp flow) and ramp-outlet type (eg, Ozzy submersible, downward ramp flow with forward facing step) VG also has energy Has a potential shock wave with other secondary flow structures such as cross flow or spanned horseshoe vortices that redirect the energy from being strongly coupled into the exit cord direction vortex.

NASA研究では、一般的なVGが流動方向にVG高さの約30倍の距離だけコード長さに沿って後方にわずか約40VG高さの倍数に典型的に維持する渦流を生成し、フォイル表面からさらに高いエネルギー層に循環されて行くようになることを示している。   In the NASA study, a typical VG generates a vortex that typically maintains a multiple of about 40 VG height backwards along the cord length by a distance of about 30 times the VG height in the flow direction. It shows that it will be circulated to higher energy layer.

Rouserは、受動の多孔性−表面装置のような、その図10(マコーミック(McCormick)に属する)に示されるBL流動制御の他の非VG法を教示しており、この受動の多孔性−表面装置では、より高い圧力が孔または噴射スロットまたはステップのアレイを通して分離前に低圧領域の表面上で生成されて噴射される。これは、コアンダ(Coanda)または他の揚力強化またはブローン−フラップ(blown−flap)タイプの方法またはBL領域を安定化するのに用いられる他のサクション法と類似した効果を果たす。もちろん、ジェット流体噴射が有する問題点の一つは、BL速度が減少するにつれてジェット「リフト−オフ」または流動分離を避けるためにBLとジェットモメンタムの均衡を取るか、流動Reを可変することであり、また付加的に局所BLは、このBLがブレード表面に近接して駆動する前に、ジェット流体−フラックスカラムまたはストリームのリーディングエッジ(LE)周囲に馬蹄渦流を形成するように崩壊するという点である。   Rouser teaches other non-VG methods of BL flow control as shown in FIG. 10 (belonging to McCormick), such as a passive porosity-surface device, and this passive porosity-surface. In the apparatus, a higher pressure is generated and injected on the surface of the low pressure region prior to separation through an array of holes or injection slots or steps. This provides an effect similar to Coanda or other lift enhancement or blown-flap type methods or other suction methods used to stabilize the BL region. Of course, one of the problems with jet fluid injection is that as BL speed decreases, jet "lift-off" or flow momentum is balanced to avoid jet "lift-off" or flow separation, or the flow Re is varied. Yes, and in addition, the local BL collapses to form a horseshoe vortex around the leading edge (LE) of the jet fluid-flux column or stream before it is driven close to the blade surface. It is.

ボーイング787航空機について報告されたハイブリッド層流制御(HLFC)は、例えば、単一−エンジン動作の間(VGの代わりに)制御流動分離を改善するように受動のソースから吸入空気を使いながら垂直安定器のLEに対するBL制御のための多孔質サクション−表面技術を使う。多孔質孔/メッシュ(mesh)サクション表面は、複合材構造に対する強度折衝で、入口を塞ぐ環境、粘性エネルギー損失、サクションを誘導するのに必要な力の問題点を有する。   Hybrid Laminar Flow Control (HLFC) reported for Boeing 787 aircraft, for example, vertical stability using intake air from a passive source to improve control flow separation during single-engine operation (instead of VG) Use porous suction-surface technology for BL control of the vessel LE. The porous pore / mesh suction surface has strength problems with the composite structure and has problems with the environment blocking the inlet, the loss of viscous energy, and the force required to induce suction.

StephensのUS2,800,291、WheelerのUS4,455,045とUS5,058,837、RinkerのUS7,900,871及び多くの他の全ての文献は、下に置かれたフォイル表面から増加した高さで頂点を有するランプであって、流体−流動において薄い(0でない)入口エッジから始めて後方側に伸びるアッド−オン(add−on)ランプスタイルのVGまたは類似した個別形状の変形を教示している。幾何学的に、または地形学的に、この装置は、どの解釈でも下に置かれたフォイルの表面と一致しない。Stephensの‘291に教示されているように、Rinkerの‘871のような異常成長または等価のVG構造は、フォイルまたはボディ表面の低い迎角(AoA)で減少する抗力として作用することができない。ここで「低い迎角(AoA)」は、例えば、流動−流体出口、またはKutta−Joukowski条件を満たすTEで通常の最終出口流動分離の上流にフォイルまたはボディ表面上の相当な流体−流動分離(例えば、失速)または分離バブルのない角度大きさ下で、正、0及び負のAoAの含まれた範囲として定義される。ほとんどのフォイルにおいて、+/−4度AoAの範囲は、この条件を満たすが、これに限定されるものではなく、種々の場合ではさらに大きな範囲であってよく、失速AoAに接近できる。SchenkのUS4,354,648には、BL乱流を生成して羽根上のエアフォイル流動−分離を減少させるために突出する低い−プロファイルBLトリッピング装置のアレイを教示している。Schenkの‘648の装置は、ゼロ入口−高さでなく、フォイル表面と完全に一致しないため、この装置が従来技術のVGよりも小さく提案されても、馬蹄渦流または乱流から抗力を誘発することとなる。小さな大きさ、不連続またはポイントカバレッジと非−方向性の乱流は、効率的なBL再活性化法ではない。   Stephens US 2,800,291, Wheeler US 4,455,045 and US 5,058,837, Rinker US 7,900,871 and many other all documents show increased height from the underlying foil surface A ramp with a peak, teaching an add-on ramp style VG or similar individual shape variant starting from a thin (non-zero) inlet edge in fluid-flow and extending backwards Yes. Geometrically or topographically, the device does not match the surface of the underlying foil in any interpretation. As taught by Stephens '291, abnormally grown or equivalent VG structures such as Rinker' 871 cannot act as a drag that decreases at a low angle of attack (AoA) on the foil or body surface. Here, “low angle of attack (AoA)” means, for example, a substantial fluid-flow separation on the foil or body surface upstream of the normal final outlet flow separation in a TE that meets the flow-fluid outlet, or Kutta-Jawkowski condition. For example, it is defined as a range including positive, zero, and negative AoA under an angular magnitude with no stall or separation bubble. In most foils, the range of +/− 4 degrees AoA satisfies this condition, but is not limited to this, and in various cases it may be a larger range and approach the stall AoA. Schenk US Pat. No. 4,354,648 teaches an array of protruding low-profile BL tripping devices to generate BL turbulence and reduce airfoil flow-separation on the vanes. Because the Schenk '648 device is not zero inlet-height and does not perfectly match the foil surface, it induces drag from horseshoe vortex or turbulence even if this device is proposed smaller than prior art VG It will be. Small size, discontinuity or point coverage and non-directional turbulence are not efficient BL reactivation methods.

Vijgen等のUS5,088,665には、「揚力と抗力特性を改善するために」要素の三角/鋸歯アレイまたは鋸歯パネルのTE以後に付加物を有するフォイルトレーリングエッジ(TE)での変形物を教示している。オリジナルベースフォイルの物理的な範囲外側の残余の能動空力学的要素の追加は、CVGをTEの前にあるフォイル表面上に、そしてオリジナルフォイルの物理的な範囲または境界内に付加することとは明らかに異なる。FritzのUS8,083,488はまた、TEで鋸歯のアッド−オンパネルを教示しており、Vijgenの‘665に対して区別され、特許性がある。ShibataのUS6,830,436には、トレーリングフォンカルマンストリート(von Karman Street)渦流シートを変更することによって、ノイズ減少及び効率増加の両者のためにTEで「歯形状」または鋸歯形状が付加される風力タービンブレードが教示され、請求されている。GliebeのUS6,733,240にはまた、流動混合を改善し、ノイズを減少させるために、ターボファンブレード上に鋸歯形状TE配列を教示し、請求しており、YoungのUS3,153,319とBalzerのUS6,612,106に教示されているように、同一の空力学的効果及び結果を使っている。Gliebeの‘240は、基準設計以下の抗力減少を教示しておらず、線形TEを妨害し、基準構成以上の抗力減少及び他の改善物を得るためにTE以前のフォイル上に簡単に付加されるCVGと明らかに区別される。   US Pat. No. 5,088,665 to Vijgen et al., “To Improve Lift and Drag Characteristics”, Triangular / Sawtooth Array of Elements or Foil Trailing Edge (TE) variants with appendages after TE of sawtooth panels. Teaches. The addition of the remaining active aerodynamic elements outside the physical range of the original base foil does not add CVG on the foil surface in front of the TE and within the physical range or boundary of the original foil. Obviously different. Fritz US8,083,488 also teaches serrated add-on panels at TE and is distinct and patentable against Vijgen's' 665. Shibata US 6,830,436 adds a “tooth shape” or serrated shape in TE for both noise reduction and increased efficiency by modifying the trailing von Karman Street vortex sheet. Wind turbine blades are taught and claimed. Gliebe US 6,733,240 also teaches and claims a serrated TE array on a turbofan blade to improve fluid mixing and reduce noise, and Young US 3,153,319 and The same aerodynamic effects and results are used as taught in US Pat. No. 6,612,106 to Balzer. Gliebe's 240 does not teach drag reduction below the reference design and is easily added on the pre-TE foil to obstruct linear TE and get drag reduction above the reference configuration and other improvements. This is clearly distinguished from CVG.

GodskのUS7,914,259には、その図3に示されるように、VGが付加された状態で基準の非失速AoAを約+10度から約+16度まで延びるように風力タービンブレードに沿って数列の不連続の従来技術のVGを使うことを教示している。Godskの‘259の図4は、不連続ランプとブレードVGが有するよく知られた問題点を示しており、これは、低いAoAと、+10度の基準失速AoAまでVGに取り付けられたブレードが、基準が変更されていないブレードより高い抗力係数(Cd)を有するという点である。   In Godsk US 7,914,259, as shown in FIG. 3, there are several sequences along the wind turbine blades to extend the reference non-stall AoA from about +10 degrees to about +16 degrees with VG added. Of discontinuous prior art VG. FIG. 4 of Godsk '259 shows a well-known problem with discontinuous ramps and blades VG, which is a low AoA and a blade attached to the VG to a +10 degree reference stall AoA. The criterion is that it has a higher drag coefficient (Cd) than an unmodified blade.

WortmanのUS5,069,402には、流体−流動ストリームラインからの高いAoAまたは分岐を効率的に有する表面から流動分離(失速と類似)を防止または減少させるために、C−130テールセクションのアップスイープ(upsweep)のような分岐−流動表面に沿って伝播される渦流を発生させるように従来技術の大きなブレードタイプVGを利用して、普通の大きな下流エディーと高い誘導抗力を発生させることを教示している。Wortmanの‘402技術のブレードVGそのものは相当な形態(form)−抗力を発達させるが、より大きな下流の分離抗力を低くするように作用して、事実的にこれらのVGが抗力を誘導するとき、総抗力−減少があるように見え、また他のかなり分離または失速された流動を変更するシナリオでは、抗力が相対的に減少する時にのみ見られ得る。   Wortman US Pat. No. 5,069,402 includes a C-130 tail section upgrade to prevent or reduce flow separation (similar to stall) from surfaces that have high AoA or branching efficiently from the fluid-flow stream line. Teaching to generate a normal large downstream eddy and high induced drag by utilizing a prior art large blade type VG to generate a swirl that propagates along a bifurcated-flowing surface such as a sweepsweeper doing. The Wortman '402 technology blade VG itself develops considerable form- drag, but acts to lower the greater downstream separation drag, effectively when these VGs induce drag In some scenarios, where there appears to be a total drag-decrease and alters other significantly separated or stalled flows, it can only be seen when the drag is relatively reduced.

ランプとブレードVGは、フォイル表面に縛られていないBLでさらに高い非−持続性渦流を生成する傾向にある。ディンプルとバンプは、渦流を生成するが、しかし、これらが非常に効率的であるか、または活性化されたものではなく、そして、バンプは、Reナンバーが変わってBLが薄くなるにつれ、さらに高いBLで過度な抗力を誘発するようになるブレードVGと同一のイシューを有する。   The ramps and blades VG tend to generate higher non-sustained vortices in BL that are not tied to the foil surface. The dimples and bumps produce eddy currents, but they are not very efficient or activated, and the bumps are higher as the Re number changes and the BL becomes thinner It has the same issue as the blade VG that will induce excessive drag in BL.

Martin、McVeigh等のAIAA論文である「圧縮可能な動的失速の受動制御」において、図27にヘリコプターローターブレードに使われた小さなブレードVGがブレードCを約0.01から約0.015に増加させ、約50%だけローターパワー要求条件をかなり増加させるのに対し、ブレード失速AoAを増加させるVGに起因して動的失速及びブレードピッチモーメントを減少させることを教示している。McVeighのUS7,748,958は、動的ブレード失速/ピッチモーメントを減少させるためのこのようなVG構造と方法を請求しているが、公開されたテスト結果及び公知の流動物理に基づいて、絶対的な抗力減少能力の付加を請求することはできない。 Martin, a AIAA paper such McVeigh in "passive control of the compressible dynamic stall" small blade VG about a blade C d of about 0.01 0.015 were used to helicopter rotor blades in FIG. 27 It teaches to increase dynamic stall and blade pitch moment due to VG increasing blade stall AoA while increasing rotor power requirement by about 50%. McVeigh US 7,748,958 claims such a VG structure and method for reducing dynamic blade stall / pitch moment, but based on published test results and known flow physics, It is not possible to request the addition of a general drag reduction ability.

VolinoのNASA研究報告書である「低圧タービンエアフォイル上の分離制御に用いられる合成渦流発生器ジェット」には、合成渦流発生器ジェット(VGJs)を用いた能動分離制御を教示しており、ここで、渦流は、部分的にコード方向の渦流流動を誘導するBL内への角のあるジェット流動をパルスで作ることによって生成され、流動分離バブルを減少させる通常のVGと類似した方式で役立つ。Volinoの接近法は、発生するエネルギーを消費する活性化されたブロワー(blower)流体−流動の一定のソースを要求しないように、その設計がネット−フロー(net−flow)音響生成のないパルス型ジェット流動を生成するという点で独特である。流体ジェットとさらに高いBL流動とモメンタム層の相互作用は、渦流状態を生成するが、これはまた、エネルギーをより広くスパン方向に後続するBL領域内に拡散するように試みながら抗力を生成させる。   Volino's NASA research report “Synthetic vortex generator jets used for separation control on low-pressure turbine airfoils” teaches active separation control using synthetic vortex generator jets (VGJs). Thus, the vortex is generated by pulsing an angular jet flow into the BL that partially induces a chordal vortex flow and serves in a manner similar to a normal VG that reduces flow separation bubbles. The Volino approach does not require a constant source of activated blower fluid-flow that consumes the energy it generates, and its design is a pulse type without net-flow sound generation. It is unique in that it produces a jet flow. The interaction of the fluid jet with the higher BL flow and the momentum layer creates a vortex state, which also creates drag while attempting to spread energy into the BL region that extends more widely in the span direction.

しかし、エアフォイルまたはLPTブレード流動を改善して分離を減少させるための全てのこれらの従来技術は、実際の世界の回転環境が渦流を境界層でフォイルスパン方向外側に対流するようにさらに大きくなるようにするさらなる複雑な条件を付加するという点でイシューを有する。これは、求心力が物理的に定義された生成点以後外側に(放射状にチップ側に)この表面に対してタイトに縛られていない渦流をさらに高いBL流体−流動パターンで回転させる傾向にあり、そして、ブレードがカーブ経路で加速し、付加的には、渦流が下流に移動する傾向にあるので、渦流をブレードに近く付けるように作用する相当な力がないため、渦流がBLの頂上に対流し、いかなるスパン方向二次流動もインターセプトでき、また外側に強く崩壊するという事実に起因する。   However, all these prior art techniques to improve airfoil or LPT blade flow and reduce segregation are even larger so that the real world rotating environment convects vortices outward in the foil span direction at the boundary layer It has an issue in that it adds further complex conditions. This tends to rotate the vortex that is not tightly bound to this surface outwardly after the physically defined generation point (radially on the chip side) with a higher BL fluid-flow pattern, The blade then accelerates in a curved path and, in addition, the vortex tends to move downstream, so there is no substantial force acting to bring the vortex closer to the blade, so the vortex is convectively on top of the BL However, this is due to the fact that any secondary flow in the span direction can be intercepted and strongly collapses outward.

この場合、BLを再活性化させ、流動分離と抗力を減少させるために、コード上により早く生成されるコード方向渦流の有益な意図は、Martin等により示されたように、実際は否定的になり、分離に影響を与えながら後続するBLを厚くして抗力を増加させる傾向にある混沌方式でフリーストリームに対して(よりスパン方向に渦流軸に対して)部分的に横断して作用するように渦流が歳差運動する。この効果は、チップで約1,200重力加速度で、LPTカスケード作動環境よりかなり低い求心加速度で動作するヘリコプターローターブレードについて明確に説明されてきた。BL上で渦流を作用または対流させる従来技術の渦流発生器は、Martin等により示されたように、回転環境で一般的に不利である。   In this case, the beneficial intention of the chordal vortex generated earlier on the cord to reactivate the BL and reduce flow separation and drag is actually negative, as shown by Martin et al. To act partially across the free stream (more to the vortex axis in the span direction) in a chaotic fashion that tends to increase the drag by increasing the subsequent BL while affecting the separation Eddy currents precess. This effect has been clearly explained for helicopter rotor blades operating at about 1,200 gravitational accelerations at the tip and at much lower centripetal acceleration than the LPT cascade operating environment. Prior art eddy current generators that act or convect eddy currents on the BL are generally disadvantageous in a rotating environment, as shown by Martin et al.

フリーストリーム流動に対してスパン方向のアフト−フェイシングステップ(Aft−facing steps)は、CalvertとWongによりAIAA論文である「ヘリコプターブレード腐食コーティングの空力学的衝撃」に教示されたように、捕捉された渦流を生成し、従って、流体損失と流動外乱が発生するということが知られている。これらは、UH−60のヘリコプターLE腐食防止ストリップ(EPS)上のように、単純なアフト−フェイシングステップに対する(即ち、流体−流動に対して90度で)スパン方向渦流がブレード作動点によって約+5%以上ブレード抗力を増加させるということが知られていることを教示している。   Aft-facing steps for free stream flow are captured as taught by Calvert and Wong in the AAAA paper “Aerodynamic Impact of Helicopter Blade Corrosion Coating”. It is known that eddy currents are generated and therefore fluid losses and flow disturbances occur. These are, as on UH-60 helicopter LE corrosion protection strips (EPS), that the span vortex for a simple aft-facing step (ie at 90 degrees to fluid-flow) is reduced by the blade operating point. It teaches that it is known to increase blade drag by + 5% or more.

UH−60の場合、例えば、〜0.5mmの高さと5mの長さのアフト−フェイシングステップは、約1万の縦横比を有する捕捉されたスパン方向のステップ−渦流フィラメントを意味し、流体力学的状況でこのような非常に細長い渦流フィラメント構造は、動的に安定的でない。例えば、ヘリコプターのような回転フォイルのLE部には、BLレベルの流体流動を強く撹乱させる数多くのメカニズムがある。スパン方向(または、一般的に放射状)二次上側−BL流動は、下部BLモメンタム層上で外側にせん断力を駆動してフォイルコードに対して角のあるように、それでEPSステップを横切って角のあるように流動する傾向にある。これは、フォイルモーションを追跡する粘性付着されるBL層での求心加速度に沿って強いステップ−渦流分解力(breakup impetus)を提供するようになり、測定によっては、スパンに対して角のあるように歳差運動して摂動してフォイル上で後続するBLを厚くし、そして抗力損失を増加させることのできる渦流セクションでステップ−渦流のセクションを連続的に外れるようにすることができる。LE上流の層流−流動領域でTollmien−Schlictig(TS)音圧波が発達して、増幅し、後側に流れてBL乱流への遷移を助けて、渦流ストリームをU字状に曲げられるようにし、これらの外乱はまた、ステップ−渦流安定性とシェディング(shedding)周波数に影響を与える。基準の、または非変更の流体−流動表面に対して抗力減少を発生させ、エネルギー損失を低減し、流体−流動効率を改善するようにアフト−フェイシングステップ装置が使われることが予想できなかった結果である。   In the case of UH-60, for example, an aft-facing step of ~ 0.5 mm height and 5 m length means a captured spanwise step-vortex filament having an aspect ratio of about 10,000, In a mechanical situation such a very elongated vortex filament structure is not dynamically stable. For example, in the LE part of a rotating foil such as a helicopter, there are numerous mechanisms that strongly disturb the BL level fluid flow. Spanwise (or generally radial) secondary upper-BL flow is angled across the EPS step so that the shear force is driven outward on the lower BL momentum layer and is angular to the foil cord It tends to flow as there is. This will provide a strong step-breakup impetus along the centripetal acceleration in the viscous-attached BL layer that tracks the foil motion and, depending on the measurement, may be angular to the span The step-vortex section can be continuously disengaged with a vortex section that can be precessed and perturbed to thicken the subsequent BL on the foil and increase drag loss. A Tollmien-Schlictig (TS) sound pressure wave develops in the laminar-flow region upstream of LE, amplifies, and flows to the rear side to help transition to BL turbulence so that the vortex stream can be bent into a U shape In addition, these disturbances also affect the step-vortex stability and the shedding frequency. It was unforeseeable that an after-facing step device could be used to generate drag reduction against a reference or unmodified fluid-flow surface, reduce energy loss, and improve fluid-flow efficiency It is a result.

Stephensの‘291、Wheelerの‘045と‘837、Rinkerの‘871、Vijgenの‘665等と、全ての他の知られた先行技術は、一般的に三角形状及び明らかに視覚的類似性を有する渦流発生器の形態を典型的に示しているが、空力学的分析によれば、このような形態と効果は、新たな技術のCVGとは明らかに異なるという点が容易に示される。   All other known prior art, such as Stephens' 291, Wheeler '045 and' 837, Rinker '871, Vijgen' 665, etc., generally have a triangular shape and apparent visual similarity While the vortex generator configuration is typically shown, aerodynamic analysis readily shows that such a configuration and effect is clearly different from the new technology CVG.

高圧タービン(HPT)ステージ:燃焼器からタービン入口温度(TIT)が増加し、エンジンをより軽量にし、燃料消費率(SFC)を改善するにつれ、ニッケル基盤スーパー合金が高いガス温度に直接耐え難いという点に達し、作動負荷下でエンジンコンポーネントを能動的に冷却させ、その形状と強度を維持するための他の方法が必要となった。典型的な設計は、流動温度が安全に減少する点まで燃焼器、HPTステータとローター、そしてダクト表面を冷却させるようにブリード(bleed)コンプレッサ冷却空気を使い、また冷却エネルギーコストを最小とするように、例えば、セラミックサーマルバリアコーティング(TBC)を使うことができる。TBCは、表面熱抵抗が増加するため、冷却条件及び関連したエネルギーコストを減少させるが、ベース金属が軟化しないように、または、これらの合金結晶配列がずれないように、十分な冷却を維持するよう残りの熱フラックスが除去されなければならない。   High Pressure Turbine (HPT) Stage: Nickel-based superalloys cannot withstand high gas temperatures directly as the turbine inlet temperature (TIT) increases from the combustor, making the engine lighter and improving fuel consumption (SFC) And other methods to actively cool engine components under operating loads and maintain their shape and strength were required. A typical design uses a bleed compressor cooling air to cool the combustor, HPT stator and rotor, and the duct surface to the point where the flow temperature is safely reduced, and minimizes cooling energy costs. For example, a ceramic thermal barrier coating (TBC) can be used. TBC reduces cooling conditions and associated energy costs due to increased surface thermal resistance, but maintains sufficient cooling so that the base metal does not soften or these alloy crystal alignments do not shift. The remaining heat flux must be removed.

HPT冷却:高温セクションダクトにおいて、さらに高く、さらに熱いガスの過度なミックス−ダウンまたは乱流が下部BLに流れるダクト表面とブレード(ローターとステータの両者)は、高温ガス流動下にあるコンポーネント表面に対してヒートフラックス負荷を増加させ、そして冷却条件を増加させるようになる。このような不利な流体−流動分離と乱流は、効率(抗力)と熱的耐久性がいずれも問題となる。   HPT cooling: In hot section ducts, excessive and hot gas excessive mix-down or turbulent flow in the lower BL duct surface and blades (both rotor and stator) are on the component surface under hot gas flow. On the other hand, the heat flux load is increased and the cooling condition is increased. Such disadvantageous fluid-flow separation and turbulent flow both have problems in efficiency (drag) and thermal durability.

先行技術の例としては、ブレード表面上で内部空気冷却を行うようにブレード上に孔を利用して表面膜−冷却を教示しているHowaldのUS3,527,543特許がある。Bird等の特許US5,193,975は、内部冷却通路、ピンクーリング及びTEスロット冷却空気排出部を有するタービンブレードを教示している。メイン流動と冷却流動速度がマッチングされず、スロット流動分離エッジが非常に(微妙な)鋭いエッジにテーパされなければ、不利な渦流が流動に対して直角に形成されるため、排出スロットストレート−エッジは、典型的に抗力に対して不利である。ZeleskyのUS5,378,108は、TE冷却流動を最適に分配するために変形されたTEシリーズのスロットと、抗力を最小化するためにサクション−フェイス壁厚さだけにより形成された薄いTEを教示している。GreenのUS5,374,162特許は、入力流動角度を変化させるのに効果的なブレードLEファウンテンヘッド(fountainhead)クーリングを教示している。Lee等のUS7,011,502は、ピンメッシュと冷却出口スロットを有するLEブリッジキャスティング配列を教示しているが、この出口スロットは、合わせられる流体流動がマッチングされず、エッジが鋭ければ不利なスパン方向渦流を有するようになる線形エッジの問題点を未だ持っている。   An example of the prior art is the Howald US Pat. No. 3,527,543 patent which teaches surface film-cooling utilizing holes on the blade to provide internal air cooling on the blade surface. Bird et al. US Pat. No. 5,193,975 teaches a turbine blade having an internal cooling passage, a pink ring and a TE slot cooling air exhaust. If the main flow and cooling flow rate are not matched and the slot flow separation edge is not tapered to a very (subtle) sharp edge, then the disadvantageous vortex will be formed perpendicular to the flow, so that the discharge slot straight-edge Are typically disadvantageous to drag. Zelesky's US 5,378,108 teaches a TE series slot modified to optimally distribute TE cooling flow and thin TE formed solely by suction-face wall thickness to minimize drag doing. The Green, US Pat. No. 5,374,162 teaches a blade LE fountainhead cooling that is effective in changing the input flow angle. US Pat. No. 7,011,502 to Lee et al. Teaches a LE bridge casting arrangement with a pin mesh and a cooling outlet slot, which is disadvantageous if the matched fluid flow is not matched and the edges are sharp. It still has the problem of linear edges that will have a span vortex.

ShihとNaのASME論文である「上流ランプ利用による増加する断熱膜−冷却効率性」は、ジェット孔内またはジェット孔に結合されたVGの代わりに冷却ジェット出口孔の前方にランプを使うことによって三つの因子までの断熱膜冷却効率性を改善することを教示している。ここで、ランプの後で捕獲されたスパン方向(フリーストリーム流動を横切る)渦流は、横にまたはスパン方向に冷却を向上させるために、冷却剤マス(mass)が流動スパンを横切って、そしてジェット出口孔の前に拡散するように、ジェットの不利なリーディング馬蹄渦流を崩壊させることによって冷却流体ジェット流動を変更するように作用する。このランプ/ジェット構成は、ランプに起因して約3倍さらに効果的な断熱冷却を示しているが、形態または圧力抗力が扁平なプレート基準線に対して増加するという点で、先に言及したように突出するランプ構造は不利である。さらに熱いガス層に突出するランプは、言及されたように、TBCの付加されるマス(mass)もまた必要とする。   Shih and Na's ASME paper “Increasing Thermal Insulation by Using Upstream Lamps—Cooling Efficiency” is achieved by using a lamp in front of the cooling jet outlet hole instead of VG in the jet hole or coupled to the jet hole. It teaches improving the cooling efficiency of adiabatic membranes up to three factors. Here, the span direction (crossing the free stream flow) vortex captured after the ramp causes the coolant mass to cross the flow span and improve the cooling laterally or in the span direction and the jet It acts to alter the cooling fluid jet flow by disrupting the unfavorable leading horseshoe vortex of the jet so that it diffuses before the exit hole. This ramp / jet configuration shows about 3 times more effective adiabatic cooling due to the ramp, but is mentioned earlier in that the form or pressure drag increases relative to the flat plate baseline. Such a protruding lamp structure is disadvantageous. A lamp that protrudes into a hotter gas layer also requires a mass to which TBC is added, as mentioned.

それで、捕獲されたスパン方向渦流が冷却流体の拡散を助けるShihとNaのランプとステップアイディアは、不利な流体流動抗力効率と粘性損失に対する冷却改善物をトレードする。NASAにより報告されたように、メイン冷却ジェット流動の不利なキドニー(kidney)渦流を最小にするために作用する「反−渦流」対のさらに小さな上流ジェットを教示しているWheeler VG.Heidmannの「高送風比で反−渦流膜冷却設計の数値的研究」のように、ランプエッジでコード方向渦流がなく、スパン方向渦流だけを発生させるためにランプに対するモデリングが構成された。この方法は、断熱冷却をスパン方向に拡散させ、ジェット流動が表面から分離されるジェット−リフトオフ(liftoff)を避けるように試みられたが、フォイル抗力損失やタービン抗力効率を減少させる組み合わせとして教示されてはいない。   Thus, Shih and Na ramps and step ideas, where trapped spanwise vortices aid the diffusion of cooling fluid, trade cooling improvements against adverse fluid flow drag efficiency and viscous losses. As reported by NASA, Wheeler VG. Teaches a smaller upstream jet of “anti-vortex” pairs that act to minimize the adverse kidney vortex of the main cooling jet flow. As in Heidmann's “Numerical Study of Anti-Vortex Film Cooling Design with High Blow Ratio”, modeling for the lamp was configured to generate only the span vortex without the cord vortex at the ramp edge. This method has been attempted to diffuse adiabatic cooling in the span direction and avoid jet-liftoff where jet flow is separated from the surface, but is taught as a combination to reduce foil drag loss and turbine drag efficiency. Not.

タービュレータはまた、冷却剤パイプ流動内側に三角形、ランプ形、山形等、そして冷却された高圧タービン(HPT)ローターブレード、ステータ及び高温ガス流動表面の内側の曲がりくねった冷却通路として形成される。この場合は、流動ジオメトリがCVGとは異に誘発された抗力にもかかわらず、熱伝達または熱伝導及び冷却効率を最大にするために、加熱された表面BL流体を冷却コア流体流動内にバックアップして混合させるように最大流動乱流を提供するように構成される。ここで、表面ステップまたは山形渦流と乱流−誘導構造物は、空力学的に共に隣接するように構成され、渦巻き状態が消滅するとき、冷却流体がより円滑な流動内に再組織されなくなる。明らかには、これは、流体−流動の低−抗力操作ではなく、流動BL分離が作動流体による熱伝達を改善するように実際に強化され、これらの従来技術の構造物は、明らかにCVGとは異なる。   Turbulators are also formed inside the coolant pipe flow as triangles, ramps, chevrons, etc., and tortuous cooling passages inside the cooled high pressure turbine (HPT) rotor blade, stator and hot gas flow surface. In this case, the heated surface BL fluid is backed up in the cooling core fluid flow in order to maximize heat transfer or heat transfer and cooling efficiency despite the drag induced by the flow geometry unlike CVG. Configured to provide maximum flow turbulence for mixing. Here, the surface step or chevron vortex and the turbulent-guiding structure are configured to be aerodynamically adjacent together so that when the vortex state disappears, the cooling fluid is not reorganized into a smoother flow. Obviously this is not a fluid-flow low-drag operation, but is actually enhanced so that flow BL separation improves heat transfer by the working fluid, and these prior art structures are clearly CVG and Is different.

HPT熱バリア性能:TerryのUS2,757,105とHaskellのUS5,260,099は、エンジンブレードコーティングの価値を教示しており、Driverの特許US4,303,693は、プラズマスプレーコーティングの価値を教示している。Kojima等の特許US5,630,314は、タービンブレードのための「タイル状」または円柱状サーマルバリアコーティング(TBC)を教示しており、Nissley等の特許US5,705,231は、ガスタービン温度で良好な摩耗とスポーリング抵抗を有するプレ−クラックトまたはセグメンテッド(pre−cracked or segmented)プラズマスプレータイプのセラミックコーティングを教示している。Nissleyと先行技術はまた、セラミック接着を改善し、熱膨張係数マッチングを改善し、取り扱いやすい転移層を提供し、そして高く機械的な、そして熱ストレスコンポーネントに典型的に用いられる、例えば、ニッケルスーパー合金のベース層に増加した熱的酸化保護を提供するために、拡散型または表面結合コーティング(例えば、MCrAlY、アルミナイド、アルミナ等)の価値を教示している。   HPT thermal barrier performance: Terry US 2,757,105 and Haskell US 5,260,099 teach the value of engine blade coating, and Driver patent US 4,303,693 teaches the value of plasma spray coating. doing. Kojima et al. US Pat. No. 5,630,314 teaches a “tile” or cylindrical thermal barrier coating (TBC) for turbine blades, and Nissley et al. US Pat. No. 5,705,231 describes gas turbine temperatures. It teaches pre-cracked or segmented plasma spray type ceramic coatings with good wear and spalling resistance. Nissley and the prior art also improve ceramic adhesion, improve thermal expansion coefficient matching, provide a transfer layer that is easy to handle, and are typically used for high mechanical and thermal stress components, such as nickel super It teaches the value of diffusion or surface bonded coatings (eg, MCrAlY, aluminide, alumina, etc.) to provide increased thermal oxidation protection to the base layer of the alloy.

Spengler等の特許US4,576,874は、耐久性を向上させるために、タービンブレードに一つ以上のセラミックTBC層を適用し、特にクーラー状態で循環されたとき、セラミックがテンション状態にあり、亀裂とスポールが少なく発生するように作動条件により近い上昇した温度でセラミックを適用することを教示する。Strangmanの特許US6,224,963は、コーティングセクションが機械的に摩耗または損傷すると、スポーリングの問題点を減少させるようにTBCのレーザセグメンテーションを教示する。従って、タービンステージにTBCを適用するための重要なイシューは、熱負荷、慣性負荷と化学腐食効果への最大抵抗性を保障するための、及び異種の熱膨張係数の最大マッチングと、機械的な損傷、スポーリングに対する抵抗性である。   Spengler et al., US Pat. No. 4,576,874, applied one or more ceramic TBC layers to a turbine blade to improve durability, especially when circulated in a cooler state, the ceramic was in tension and cracked. And teach applying ceramics at elevated temperatures closer to operating conditions so that less spalling occurs. US Patent No. 6,224,963 to Strangman teaches TBC laser segmentation to reduce spalling problems when the coating section is mechanically worn or damaged. Therefore, important issues for applying TBC to turbine stages are to ensure maximum resistance to thermal loads, inertial loads and chemical corrosion effects, and to the maximum matching of different thermal expansion coefficients and mechanical Resistance to damage and spalling.

圧縮機性能:圧縮機の効率は重要であり、そしてステータとローターブレードがこれらの自由な分離条件に近く作動するようになり、さらに高い拡散因子、さらに高い回転角度、さらに高いブレード負荷を獲得しながら流体流動−分離を遅延させることのできる固有のBL制御が、1ステージ当たりさらに高い圧力上昇を許容する。これに加えて、圧縮機は、多数のステージ(ステータ/ローターディスク対)間に伝播する流動分離が流体−流動破壊、サージング(surging)/パワー損失及び局限では機械類に対する損傷を完了するように導き得る問題点を有する。   Compressor performance: The efficiency of the compressor is important, and the stator and rotor blades will now operate close to these free separation conditions, gaining higher diffusion factors, higher rotation angles and higher blade loads However, the inherent BL control that can delay fluid flow-separation allows higher pressure rise per stage. In addition, the compressor ensures that the flow separation propagating between multiple stages (stator / rotor disk pairs) completes fluid-flow failure, surging / power loss and localized damage to machinery. Has problems that can lead to it.

フォイルサクション−フェイス上流体−流動ジェットは、流動分離を減少させるのに使われ得る。
圧縮機ローターとステータブレードは、例えば、タービンステージフォイルよりは、さらに薄く、あまりキャンバー(camber)されていないセクションであるので、ジェットのための流体−流動収穫が許容するように内部流動ギャラリーの付加は、製造上の挑戦であるが、しかし、一般的に多くの中央ブレード材料は、中立のストレス軸に近くあるので、一部は、かなり折衝されたセクション慣性または強度なしに除去され得る。もちろん、小さな流動ダクトは、目詰まりに敏感であり、そして馬蹄渦流を誘発でき、制御されなければリフト−オフを経験し得る問題点が未だある。より小さなジェットエンジンは、しばしば燃焼器以前の高圧ステージで遠心タイプの圧縮機を使う。
Foil suction-on-face fluid-flow jets can be used to reduce flow separation.
The compressor rotor and stator blades are thinner and less cambered sections than, for example, turbine stage foils, so the addition of an internal flow gallery to allow fluid-flow harvesting for the jet Is a manufacturing challenge, but in general many central blade materials are close to the neutral stress axis, so some can be removed without much negotiated section inertia or strength. Of course, small flow ducts are sensitive to clogging and can still induce horseshoe vortices and still experience lift-off if not controlled. Smaller jet engines often use centrifugal type compressors in the high pressure stage before the combustor.

ファンステージ:ファンモータブレードまたはアクチュエータディスクは、高い多数の例えば5〜10.1のスラスト(thrust)比で高温−セクションスラストを増加させるために、LPTからのトルクを、エンジンコアをバイパスする冷却−セクションスラストに典型的に転換するブレード形流体−流動構造物であって、高強度チタンまたは繊維強化プラスチック(FRP)で典型的に製造される。例えば、炭素繊維とエポキシまたは他の樹脂(及び、さらには金属ブレード)で作製されたFRPブレードは、雨、霰または砂または他の吸入された小さなFOD物体と、さらには飛び散る火山灰からLE腐食が発生しやすく、そして最も好ましい空力学的性能と層流のために、非常に3次元的に外形が形成される。   Fan stage: Fan motor blades or actuator discs are hot at a high number of thrust ratios, eg 5-10. 1-cooling to bypass the engine core, torque from the LPT to increase section thrust- A blade-type fluid-flow structure that typically converts to section thrust, typically made of high strength titanium or fiber reinforced plastic (FRP). For example, FRP blades made of carbon fiber and epoxy or other resin (and even metal blades) are subject to LE corrosion from rain, hail or sand or other inhaled small FOD objects, and even scattered volcanic ash. It is easy to generate and is contoured very three-dimensionally for the most favorable aerodynamic performance and laminar flow.

123´´/3.1mの直径のGE90複合ファンのような例は、腐食防止及び鳥類衝撃のようなFOD物体を吸収し、この物体から生存できる能力を提供するために、凹結合式(recessed bonded−on)複合3D形状のチタン加工されたLEストリップを有するブレードを使う。   Examples such as the 123 ″ /3.1 m diameter GE90 composite fan are recessed to provide a capability to absorb and survive FOD objects such as corrosion protection and bird impact. bonded-on) A blade with a composite 3D-shaped titanium machined LE strip is used.

LE EPSストリップとアフト複合構造物との間のインターフェースは、振動またはストレス−誘発エッジ分離または腐食により発達し得、不利なスパン方向渦流を許容する小さなギャップを不可避に有するポイントである。好まれる同一平面の(flush)ストリップは、空気流動を妨害し、付加的な抗力とエネルギー損失を引き起こしながら、作動中に剥がれ得る転移部のすぐ後のペインティングされた表面に対して最小限の腐食防止を提供する。   The interface between the LE EPS strip and the aft composite structure can be developed by vibration or stress-induced edge separation or erosion, and is a point that inevitably has a small gap that allows unfavorable spanwise vortices. The preferred flush strip minimizes the painted surface immediately after the transition that can peel off during operation, impeding air flow and causing additional drag and energy loss. Provides corrosion protection.

例えば、Gliebeの‘240、Stephensの‘291の項目13のように、鋸歯形状のフォイルまたはボディTEの全ての装置は、ストレスを受けている必須的には最も薄いフォイルTEの空力弾性表面上に疲労−亀裂開始及び伝播のためのサイトになり得る機械的な応力集中点をまた紹介している。   For example, all devices of serrated foil or body TE, such as Gliebe '240, Stephens' 291 item 13, are on the aeroelastic surface of essentially the thinnest foil TE under stress. It also introduces mechanical stress concentration points that can be sites for fatigue-crack initiation and propagation.

ノイズ及びLEBU:冷却/高温ダクト流動混合:Youngの‘319は、流動混合を増加させ、流動渦巻きを破壊して、ジェットエンジンの高温排気流動で流動速度勾配とノイズ生成メカニズムを減少させるように多くのタイプの鋸歯形態及び類似3D装置を教示している。Balzerの‘106は、エンジンノイズを減少させるように排気流動混合を改善するために排気ノズルの山形延長部を教示する。ボーイング787のナセル(nacelles)は、エンジンノイズを減少させるように、Balzer特許‘106タイプの鋸歯形状部を使っているが、結果的な流動は、空力学的ボディ表面に付けられるBL上ではなく、冷却と高温流体−流動ストリーム間のフリーストリーム境界で作用し、従って、これらの渦流は、発散される音響ノイズスペクトルを減少させるように流動−混合に単純に用いられる。このような構成は、BL流動再−層流化を改善するものではなく、単純に渦流流体−流動モメンタムと損失を誘発する渦流について予測され得るように、ノイズを低くするものの、抗力を増加させることが報告されている。   Noise and LEBU: Cooling / Hot Duct Flow Mixing: Young's 319 is much more to increase flow mixing, break flow vortices and reduce flow velocity gradients and noise generation mechanisms in jet engine hot exhaust flow Types of sawtooth configurations and similar 3D devices are taught. Balzer '106 teaches an exhaust nozzle chevron extension to improve exhaust flow mixing so as to reduce engine noise. The Boeing 787 nacelles use Balzer '106 type saw blades to reduce engine noise, but the resulting flow is not on the BL attached to the aerodynamic body surface. Acting at the free stream boundary between the cooling and hot fluid-fluid streams, these vortices are therefore simply used for fluid-mixing to reduce the diverged acoustic noise spectrum. Such a configuration does not improve BL flow re-laminarization, but reduces drag but increases drag, as can be expected for vortex flows that simply induce vortex fluid-flow momentum and loss. It has been reported.

エンジンコアでの流動ダクティング:Lutjen等は、特許出願US2011/0300342において、金属基板は、上昇した垂直部(壁)により囲まれ、次に、従来技術タイプのトップ−コーティングされたセラミックTBCに機械的に固定され、このTBCを維持して安定化するように設計されるオーバーハングリップ部を形成するために、機械的なコイニング(coining)/変形によりさらに変更され得るポケットまたはブラインドリセスのアレイを形成するように凹になり得る。これは、TBCの亀裂のあるセクションを捕獲して維持するために、セラミックをさらに小さなセクションに「タイリング(tiling)」する従来技術の派生であるので、スポーリングとTBC損失が最小となる。   Fluid Ducting at Engine Core: In patent application US2011 / 0300342, the metal substrate is surrounded by raised vertical parts (walls) and then machined into a prior art type top-coated ceramic TBC. An array of pockets or blind recesses that can be further modified by mechanical coining / deformation to form an overhang grip that is fixedly secured and designed to maintain and stabilize this TBC. Can be concave to form. This is a derivative of the prior art that “tils” the ceramic into smaller sections to capture and maintain the cracked section of the TBC, thus minimizing spalling and TBC losses.

Lutjenの‘342は、凹部の下部平坦部50がリップ側壁54に対して直角になるように明確に表示されていることを教示している。この設計は、負荷がかかって振動する機械的なセクションの教示された直角の交差点(言い換えれば、混合または転移の小さな半径)が疲労寿命を減少させ、材料亀裂が始まるポイントを提供するように作用する応力集中子(concentrator)を形成するというイシューがある。最も大きく可能なルート(root)半径を有する優秀で異に形成された側壁は、負荷表面からより強いロード−ベアリングビーム(load−bearing beam)延長部を形成して、またこの表面を支持し、振動モードと屈曲または偏向を最小化するのに役立ち、付加の局所慣性モーメントをかなり増加させる。もちろん、単純または複合方式でカーブされた大きな流動制御表面は、圧力の作用力と慣性負荷に耐えて空力弾性効果に対する抵抗性を有するが、リップ側壁を有することは、構造的な効率(全ての大きさ対全質量における全強度)を改善することを有用にし、Lutjenの先行技術はなくなる。   Lutjen's' 342 teaches that the lower flat portion 50 of the recess is clearly labeled so that it is perpendicular to the lip sidewall 54. This design works so that the taught perpendicular crossing of the mechanical section that is under load and vibrates (in other words, a small radius of mixing or transition) reduces fatigue life and provides a point at which material cracking begins. There is an issue of forming a stress concentrator. Excellent and differently formed sidewalls with the largest possible root radius form a stronger load-bearing beam extension from the load surface and also support this surface; Helps minimize vibration modes and bending or deflection, and significantly increases the additional local moment of inertia. Of course, large flow control surfaces that are curved in a simple or combined manner can withstand the force and inertial loads of pressure and resist aeroelastic effects, but having lip sidewalls is structurally efficient (all Lutjen's prior art is eliminated, making it useful to improve (size vs. total intensity at total mass).

振動により誘発される反り応力は、信頼性のあるTBC「タイル」付着に不利である。
加えて、Lutjenの形成された維持リップ項目28と28’は、典型的に(その図5と6のように)最終に境界が形成された滑らかなTBCコーティングで最も薄いポイントであり、従って、上の高温ガスからTBCを通して行う最も大きな熱負荷を運搬するのに作用する。ここで、Lutjenの本来まっすぐな側面の凹んだ側壁54は、さらに大きな壁ルート半径を有するので、下の冷却流体またはガスに対する最小の熱抵抗を提供せず、これは、最も好ましい金属強度と歪み/クリープ抵抗のための最も低い可能な温度で、最も高い熱応力でリップ(壁頂上)金属領域を維持するための最適な熱伝達構成ではない。Lutjenの‘342は、第一に静的なダクティング表面に適用されるTBC保護を教示しているが、TBCがTBC保護を必要とする他のアイテムに付加され得ることを許容するが、熱的利点だけを教示し、絶対表面または形態抗力減少特性は、教示していない。
The warpage stress induced by vibration is detrimental to reliable TBC “tile” attachment.
In addition, Lutjen's formed retaining lip items 28 and 28 'are typically the thinnest point in the final bounded smooth TBC coating (as in FIGS. 5 and 6), and therefore It serves to carry the greatest heat load that is made through the TBC from the hot gas above. Here, the concave side wall 54 of Lutjen's inherently straight side has a larger wall root radius and therefore does not provide minimal thermal resistance to the underlying cooling fluid or gas, which is the most favorable metal strength and strain. / Not the optimal heat transfer configuration to maintain the lip (wall top) metal area at the lowest possible temperature for creep resistance and the highest thermal stress. Lutjen '342 teaches TBC protection applied primarily to static ducting surfaces, but allows TBC to be added to other items that require TBC protection, Only the technical advantages are taught, not the absolute surface or morphological drag reducing properties.

WennerstromのUS4,076,454は、軸流圧縮機内に入口ダクティング上にブレードVGの付加を教示する。彼は、一特徴として低くなったダクティング抗力を教示せず、請求することができず、このVGは、ダクティングまたはディフューザーセクションでいかなる抗力減少の利点なしに下流ブレード上で分離されない流体−流動を維持するために作用するように請求される。静的ローター入口ダクティングからの流動変形は、渦流が下流回転圧縮機ブレードの流動分離特性を間接的に改善しながら教示される。   Wentherstrom US Pat. No. 4,076,454 teaches the addition of a blade VG on the inlet ducting in an axial compressor. He does not teach or claim reduced ducting drag as a feature and this VG is a fluid-flow that does not separate on the downstream blade without any drag reduction benefits in the ducting or diffuser section Is charged to act to maintain. Flow deformation from static rotor inlet ducting is taught while the vortex indirectly improves the flow separation characteristics of the downstream rotary compressor blade.

ナセルと付着パイロン:ガスのような作動流体をボーイング737−600の、例えば、CFM−56のような近代のターボファンエンジンに進入させることは、囲むナセルにより細かく加工処理され、そして、ほとんどのナセルは、入ってくる流体−流動を減速させるための初期内部発散−ダクトまたはディフューザーとして作用して、第1ステージファンセクションと圧縮機ステージは、カスケードブレードチップが超音速にならず、また高い損失の超音速またはマッハ衝撃波を発生させずに動作できる。高い羽根/ナセルAoAでいくつかのナセルの初期内部発散流体−流動は、不利な条件である内部ナセル壁から分離されるか、または使われたディフューザー流動の量制御は、これを避けるように制限されるか、または能動吸入制御がファンブレード以前でダクト内部表面の緩和流動分離物に付加されなければならない。ファンセクションから出てくる冷却セクションダクティングは、内部及び外部ダクト表面上で発散して収める混合ダクトを移動するようになり、凹セクション上でテイラー・ゲルトラー(TG)のような流動イシューの対象となり得る。他の航空機渦流−ウェークを交差することはまた、エンジンを通した転移流動付着とサージ等の問題を引き起こし得る。   Nacelle and adhering pylon: The entry of a working fluid such as a gas into a modern turbofan engine in a Boeing 737-600, eg, CFM-56, is finely processed by the surrounding nacelle and most nacelles Acts as an initial internal divergence-duct or diffuser to slow down the incoming fluid-the first stage fan section and the compressor stage make the cascade blade tips not supersonic and high loss Operate without generating supersonic or Mach shock waves. High nails / nacelle AoA, some nacelle initial internal divergent fluid-flow is separated from inner nacelle wall, which is a disadvantageous condition, or the amount control of diffuser flow used is limited to avoid this Or active suction control must be added to the relaxed flow separation on the duct interior surface before the fan blades. Cooling section ducting coming out of the fan section will move through the mixing duct that diverges on the inner and outer duct surfaces and is subject to flow issues such as Taylor-Gertler (TG) on the concave section. obtain. Crossing other aircraft vortex-wakes can also cause problems such as transfer flow adhesion and surge through the engine.

ボーイング737−600、エアバス319とC−17はいずれも、ナセル外部の入口LEの後の略2時及び/又は10時位置で大きなブレードまたはベーンVGを用いるエンジンナセルの近代例を教示しているが、これは、最小の流動崩壊と乱流損失が要求されるにつれ、高いAoAで上部ナセル表面周囲の外部流体−流動が付着状態に維持されながら、付着パイロン上に、及び後続する羽根下と上にして適切に後方に流れることを保障するようになる。巡航時、これらのVGは、渦流が不要であり、最小のAoAにあるようになり、形態(form)抗力を最小とするが、付加的な形態及び濡れた表面スキン抗力を常に示す。全体的に、このような構成は、ナセル/パイロン/羽根/ボディ流動相互作用を改善するために渦流を発生させる最小の抗力構成ではない。   Boeing 737-600, Airbus 319 and C-17 both teach modern examples of engine nacelles using large blades or vane VG at approximately 2 and / or 10 o'clock after the inlet LE outside the nacelle. However, as minimum flow disruption and turbulent loss are required, the external fluid-flow around the upper nacelle surface at high AoA remains attached, while on the attached pylon and under the subsequent vane. It will ensure that it flows properly backwards up. When cruising, these VGs do not require eddy currents, become at a minimum AoA, and minimize form drag, but always exhibit additional morphology and wet surface skin drag. Overall, such a configuration is not the minimum drag configuration that generates vortices to improve nacelle / pylon / blade / body flow interactions.

ナセル/エンジンパイロンは、干渉と二次効果に起因した流動インターフェースイシューと抗力のさらに他の領域であるので、抗力と流体−流動損失を制御するためにフェアリングを必要とする。これは、パイロン取付燃料タンク、羽根先端タンクまたは他のポッドまたはVORブレードアンテナのような構造物のように、例えば、羽根または胴体外部に取り付けられる全ての空力学的ボディと装置に対して事実であり、これらのボディと装置において、航空機ピッチとヨー(yaw)と二次流動渦流が不利な揚力、流動分離、動的不安定性及び流動相互作用と抗力を起こし得る。これらのイシューはまた、取付レッグやリンク等を有する水中翼のような水力学的例でも現れる。   Since the nacelle / engine pylon is yet another area of flow interface issues and drag due to interference and secondary effects, fairing is required to control drag and fluid-flow losses. This is true for all aerodynamic bodies and devices that are mounted outside the wing or fuselage, such as structures such as pylon mounted fuel tanks, wing tip tanks or other pods or VOR blade antennas. In these bodies and devices, aircraft pitch, yaw and secondary flow vortices can cause adverse lift, flow separation, dynamic instability and flow interactions and drag. These issues also appear in hydrodynamic examples such as hydrofoils with mounting legs, links, and the like.

LeonのUS5,156,362は、エンジンナセル流動分離制御のための後退可能なブレードタイプのVGを教示する。このブレード上部エッジは、後退時、ナセル及びストリーム流動と一致する。活動の際、このVG表面は、流動に対して角をなしており、ナセル表面とは一致せず、巡航時には抗力を誘発するようになるが、これが後退可能で機械的に複雑な特徴物が使われる理由である。このブレードVGは、配置時、強い渦流効果を誘発するように、最大の上側−BLのフリー−ストリーム流体−流動を獲得するための高さで多くのBL厚さを有する。   Leon, US 5,156,362 teaches a retractable blade type VG for engine nacelle flow separation control. This blade upper edge coincides with nacelle and stream flow during retraction. During activity, this VG surface is angled with respect to the flow and does not coincide with the nacelle surface and will induce drag during cruising, but this is a reversible and mechanically complex feature. This is why it is used. This blade VG, when deployed, has a high BL thickness at a height to obtain maximum upper-BL free-stream fluid-flow to induce a strong vortex effect.

ニュートン流体−流動が入って、CVG基盤の流体−流動変形技術のいくつかの方式でこの流動を処理し、この流体−流動を出力するターボ機械類、装置及びプロセスに対する改善されたエネルギー効率と能力を提供することが本発明の目的である。処理は、このニュートン流体−流動からエネルギーまたは仕事の付加または抽出を意味し、及び/又は流体−流動速度、圧力及び/又はモメンタムの偏向と変更を意味する。   Improved energy efficiency and capacity for turbomachinery, devices and processes that contain Newtonian fluid-flow, process this flow in some manner of CVG-based fluid-flow deformation technology, and output this fluid-flow It is an object of the present invention to provide Processing refers to the addition or extraction of energy or work from this Newtonian fluid-flow and / or the deflection and modification of fluid-flow velocity, pressure and / or momentum.

本新規な統合されたCVG技術の実施例の意図は、「グリーン」となり、エネルギー使用及び関連した二酸化炭素の排出を低減できるようにすることである。
従来技術とは異なり、新規技術である統合されたCVGは、特に低いAoA値で抗力を低くするカスケード回転環境で効果的なVG設計である。統合されたCVG効果は、さらに大きなサクション−フェイスアフトフォイルに対して付加のBLの流体−流動エネルギーを被動的に誘発させるようにフォイルまたはブレードで強化され得るが、これにより獲得される圧力−フェイス流体−流動、または他の流体ソースを使うことによって、失速(stall)または流体−流動分離性能に利益になるようにサクションフェイスに向かう流動制御経路を通して分離をさらに遅延させることができるようになる。
The intent of this new integrated CVG technology embodiment is to be “green” to reduce energy usage and associated carbon dioxide emissions.
Unlike the prior art, the new technology, integrated CVG, is an effective VG design, especially in cascaded rotating environments with low drag at low AoA values. The integrated CVG effect can be enhanced with foils or blades to passively induce additional BL fluid-flow energy for larger suction-face aft foils, but the pressure-face gained thereby The use of fluid-flow, or other fluid source, allows the separation to be further delayed through the flow control path towards the suction face to benefit stall or fluid-flow separation performance.

CVGは、流体−流動混合を出力し、付加の抗力とエネルギー損失なしに流動ノイズを低減するように構成され得る。エンジンナセル、パイロンと、他の空力学的ボディインターフェースと表面は、抗力低減と改善された流動制御技術がまた新たなCVG技術に助けられる領域である。   The CVG can be configured to output fluid-flow mixing and reduce flow noise without additional drag and energy loss. Engine nacelles, pylons, and other aerodynamic body interfaces and surfaces are areas where drag reduction and improved flow control technology are also helped by new CVG technology.

遠心圧縮機と、均一混合式流動タイプのインペラとディフューザーと、流体ポンプ、ターボチャージャー等は、新規な統合されたCVG技術を利用して流体−流動分離を最小とするBL流動制御に助けられるが、この新規な統合されたCVG技術は、インペラとディフューザーブレード及び当該の流体−流動制御構造物上で流体−流動抗力、流動分離/キャビテーション、そして発生した音響ノイズを低減する。   Centrifugal compressors, homogeneously mixed flow type impellers and diffusers, fluid pumps, turbochargers, etc. are helped with BL flow control to minimize fluid-flow separations using a new integrated CVG technology This new integrated CVG technology reduces fluid-flow drag, flow separation / cavitation, and generated acoustic noise on the impeller and diffuser blade and the fluid-flow control structure.

流動ダクティングと、例えば、エンジンs−ダクトでの改善物は、実質的にパイプまたは他のタイプの流体−流動導管または表面制限手段での一般ニュートン流体−流動(内部と外部流動の両者)のケースであるので、ここに教示されたCVG流動制御方法は、従来技術の流体−流動制御表面に現在使われた壁、表面、パイプ、ダクト及びいかなる流動制御構造物にも採用を許容する。   Improvements in flow ducting and, for example, engine s-ducts, are substantially equivalent to general Newtonian fluid-flow (both internal and external flow) in pipes or other types of fluid-flow conduits or surface limiting means. As a case, the CVG flow control method taught herein allows for adoption on walls, surfaces, pipes, ducts and any flow control structure currently used for prior art fluid-flow control surfaces.

新規なCVGは、相当なエネルギーを消費する横方向流動構造物なしに持続的な渦流を生成し、最大及び選択可能な流動エネルギーを、分離に抵抗する下流流体−流動表面側の下に対流する傾向にある渦流内に流れるようにする。これは、任意の表面とBL流体−流動を有益に変更して、非分離流動体制及び/又はオフ−デザインの状況で作動するとき、流動分離への抵抗性を提供し、絶対抗力を低くし、そして、この低くなった抗力を示すことのできる優れた方法を提供する。基本的な統合されたCVG構造は、これらの特性を説明しており、そして、エンジンまたは流体−流動制御装置と表面に統合されるとき、多くのアプリケーション位置と実施例で従来技術をかなり改善するように構成され得る。   The novel CVG produces a continuous vortex without a significant energy consuming lateral flow structure and convects the maximum and selectable flow energy down the downstream fluid-flow surface side that resists separation It flows in the eddy current which tends. This beneficially alters any surface and BL fluid-flow to provide resistance to flow separation and lower absolute drag when operating in non-separated flow regimes and / or off-design situations. And provide an excellent way to demonstrate this reduced drag. The basic integrated CVG structure accounts for these characteristics and significantly improves the prior art in many application locations and embodiments when integrated on the surface with an engine or fluid-flow controller. Can be configured as follows.

全ての図面は、縮尺を合わせていないが、例示の目的で、多くの選択的な実施例の特徴で細かく説明される。
図1aは、統合されたCVGが内在された低圧タービンステータまたはローターブレードの一部を描写している。図1bは、LPTの統合されたCVGの表面上細部の圧力−フェイス図を示し、図1cは、オプションのブレード−チップのCVGと二次CVGを含むサクションまたは上部フェイスから見た図である。
All drawings are not to scale, but are illustrated in detail in the features of many alternative embodiments for illustrative purposes.
FIG. 1a depicts a portion of a low pressure turbine stator or rotor blade with integrated CVG. FIG. 1b shows a pressure-face diagram of the surface detail of the LPT integrated CVG, and FIG. 1c is a view from the suction or top face containing the optional blade-tip CVG and secondary CVG.

図2aは、統合されたCVGが内在された低圧タービンステータまたはローターブレードのさらなる例を説明しており、ルートエンド断面切断部はサクション−フェイスが延びた流動制御ジェットとステップ−渦流膨張グルーブがオプションで付加された一実施例を示す。図2bは、圧力−フェイスのCVGバレー及び/又はチップ収集点でオプションのコントロール−ジェット流体ソースピックアップを説明する。図2cは、細部的な気流を含む、角のあるサクション−フェイスアフトフェイシングCVGステップの断面を示す。   FIG. 2a illustrates a further example of a low pressure turbine stator or rotor blade with an integrated CVG, where the root end cross-section cut is optional with a flow control jet with an extended suction-face and a step-vortex expansion groove An embodiment added in FIG. FIG. 2b illustrates an optional control-jet fluid source pickup with pressure-face CVG valley and / or tip collection point. FIG. 2c shows a cross-section of the angular suction-face-after-facing CVG step, including detailed airflow.

図3は、ルートハブフィレット(fillet)を有するLPTステータまたはローターブレードを説明しており、また境界が形成されたハブエンド−壁のCVGだけでなく、非対称の延びたCVGステップ構成によって、変形され、省略され、二倍となってピーク(peak)であるCVGチップを示す。   FIG. 3 illustrates an LPT stator or rotor blade having a root hub fillet and is modified and omitted by an asymmetric extended CVG step configuration as well as a bounded hub end-wall CVG. The CVG chip is doubled and shows a peak.

図4aは、付加のジェット流動制御のためのオプションによって、統合されたオジバル(ogival)バージョンのCVGが内在された低圧圧縮機(LPC)ステータまたはローターブレードのサクション−フェイスの部分の例と断面切開図を詳細に説明する。図4bは、圧力−フェイスCVGバレー部及び/又はチップ収集ポイントからオプションであるコントロール−ジェット流体ソースピックアップ部を含むLPCステータまたはローターブレード圧力−フェイスの部分を示す。図4bはまた、サクション−フェイスCVGアレイから他のピッチとオフセットを有するオジバル圧力−フェイスCVGアレイバージョンを示す。   FIG. 4a shows an example of a suction-face portion and a cross-sectional incision of a low pressure compressor (LPC) stator or rotor blade with an integrated ogival version of CVG with options for additional jet flow control. The figure will be described in detail. FIG. 4b shows a portion of the LPC stator or rotor blade pressure-face that includes a pressure-face CVG valley and / or a control-jet fluid source pickup that is optional from the tip collection point. FIG. 4b also shows an Ogibal pressure-face CVG array version with other pitches and offsets from the suction-face CVG array.

図5aは、先端負荷を除去するために、金属LE腐食防止ストリップと、オプションの先端弾性重統合の揚力強化タブ(eLET)を有するファンブレードサクションフェイスの一例を詳細に説明する。図5bは、オプションである内在型CVG、弾性重統合の揚力強化タブ(eLETs)、チップCVGと、付加的なジェット−流動コントロールのための構成例を有するファンブレード圧力フェイスの一例を詳細に説明する。   FIG. 5a illustrates in detail an example of a fan blade suction face with a metal LE corrosion protection strip and an optional tip elastic weight integrated lift enhancement tab (eLET) to remove tip loads. FIG. 5b illustrates in detail one example of a fan blade pressure face with optional internal CVG, elastically integrated lift enhancement tabs (eLETs), tip CVG, and an example configuration for additional jet-flow control. To do.

図6aは、オプションである流動制御と冷却ジェットと二次CVGアレイを示して、統合されたCVGが内在された冷却高圧タービンステータまたはローターブレードサクション−フェイスの部分の一例を詳細に説明する。図6bは、オプションである流動制御と冷却ジェット、二次CVGアレイ、TEピン冷却排気−スロットアレイ及びTE冷却強化タブアレイを有するHPTステータまたはローター圧力−フェイスと内在されたCVGアレイを示す。   FIG. 6a illustrates an optional flow control, cooling jet, and secondary CVG array, illustrating in detail an example of a cooled high pressure turbine stator or rotor blade suction-face portion with integrated CVG. FIG. 6b shows an optional CVG array with a flow control and cooling jet, a secondary CVG array, a TE pin cooling exhaust-slot array, and a TE cooling enhanced tab array with a TE pressure or rotor pressure-face.

図7は、流動制御表面に統合されたCVGを有する遠心インペラとオプションのディフューザーベーンを詳細に説明する。   FIG. 7 illustrates in detail the centrifugal impeller with CVG integrated in the flow control surface and the optional diffuser vane.

図8は、CVGがエネルギー効率を改善するために使われ得る位置を示しているエンジンナセル、パイロン、羽根装置を詳細に説明する。   FIG. 8 details the engine nacelle, pylon, and vane device showing where the CVG can be used to improve energy efficiency.

図9aと図9bは、流動とエネルギー効率を改善するために付加されたCVGアレイを有する流体−流動ダクト例を詳細に説明する。   Figures 9a and 9b illustrate in detail a fluid-flow duct example with an added CVG array to improve flow and energy efficiency.

図10aは、ダクト表面にエンボシングされ、示された「内側表面」上に統合されたポリゴン構造物で最適化される、統合されたCVGステップとリブを示す。これらのポリゴンは、最小の材料重量で、内側冷却流動に対して高い熱伝導性とビーム強度のための大半径(直角でない)のリブ−ベースで構成されて強化され、そして、このパネルの対向側は、図10bのTBC CVGのように、外部流体−流動でCVGステップアレイ(図示しない)を有する。   FIG. 10a shows integrated CVG steps and ribs that are embossed on the duct surface and optimized with the integrated polygon structure on the indicated “inner surface”. These polygons are reinforced with a minimum material weight, composed of a large radius (not right angle) rib-base for high thermal conductivity and beam strength against the inner cooling flow, and the opposite of this panel The side has an external fluid-flow CVG step array (not shown), such as the TBC CVG in FIG. 10b.

図10bは、このTBC側で流体−流動を有し、付加TBCがポリゴンアレイに適用されてインターロックされている図10aのダクト(またはブレード)表面の代替バージョンを説明する。   FIG. 10b illustrates an alternative version of the duct (or blade) surface of FIG. 10a with fluid-flow on this TBC side, with additional TBC applied and interlocked to the polygon array.

図11aは、低くなる抗力とエネルギー損失と、向上する燃料噴射と混合を提供するようにCVGが使われた燃焼器設計の切開図である。図11bは、リッチ−バーン(rich−burn)孔体積を形成するようにセラミックボディと壁とCVGアレイの変形を使った代替実施例を示す。   FIG. 11a is a cutaway view of a combustor design in which CVG was used to provide lower drag and energy loss, and improved fuel injection and mixing. FIG. 11b shows an alternative embodiment using a modification of the ceramic body, wall and CVG array to form a rich-burn pore volume.

本発明を実行するためのベストモードは、ターボファンジェットエンジンの一例であり、これは、適切に構成された統合されたCVGを適用することによって、性能に利得を与えることのできる多くの典型的な領域と応用法を教示している。ターボファンエンジンは、有用な仕事と効果を発生させるために、ニュートン流体−流動を取り扱う数多くの流体力学表面を使うので、有用な統合されたCVG応用のためのかなり多くの例を提供する。この例は、作動流体としてガスを使う流体−流動機械の単に一形態であるが、ほとんどのCVG方法は、速度、圧力、レイノルズ数、流体相(気体/液体状態転移)及び流動粘性を説明するためにジオメトリをスケーリングすることで、液体相または混合相のニュートン物理学的流体を使って、例えば、抗力と分離/キャビテーション低減のための類似した改善物を得る多くの有用な例に簡単に適用され得る。   The best mode for carrying out the present invention is an example of a turbofan jet engine, which has many typical features that can gain performance gains by applying an appropriately configured integrated CVG. Teaches various areas and application methods. Turbofan engines provide numerous examples for useful integrated CVG applications because they use numerous hydrodynamic surfaces that handle Newtonian fluid-flows to generate useful work and effects. This example is just one form of fluid-flow machine that uses gas as the working fluid, but most CVG methods account for speed, pressure, Reynolds number, fluid phase (gas / liquid state transition) and flow viscosity. Easily applied to many useful examples using liquid phase or mixed phase Newtonian physical fluids, for example, to obtain similar improvements for drag and separation / cavitation reduction by scaling the geometry to Can be done.

図1aの項目1は、カスケード装置でローターまたはステータディスクが典型的に使われた反作用と衝撃と拡散作用のための深いキャンバからなるプロファイルを含む隔離された低圧タービン(LPT)ローターまたはステータブレード「バケット」の様式化された例のルート−エンドを説明する。表現の単純化のために、この例は、ローター(反作用)とステータ(ディフューザー)フォイルの混合から放射状に一定の反作用速度プロファイルと、二次流動制御を提供するために、通常、ツイスト及び/又はテーパされない。ブレードルート取付物、ハブとチップエンド−壁、及び隣接する重畳ブレードと上流アクチュエータディスクはまた、明瞭さのために省略されるが、カスケード流体力学技術の当業者に知られたように最終設計には使われる。項目2は、凸のサクション−フェイス下流表面であり、凹の圧力−フェイス下流表面は領域3である。この流体または高温ガスは、局部フォイルまたは表面作動AoAを定義する設計されたブレード入力角度で到着し、この流動は、LE停滞線4でジオメトリと流体力学的力に起因してサクションと圧力−フェイス上で分かれる。ローターディスクケースの場合、ブレードフォイル上で仕事を行い(サクション−フェイス側に向かって)、力ベクトルを生成した後には、作動流体はトレーリングエッジ5(TE)で設計された出力出口角度で出る。タービンローター軸周り接線方向に分解されるブレード揚力は、入力流体−流動のエネルギーから出力されるトルクを発生させ、後側軸方向への分解されたベクトルコンポーネントは、カスケードセクションを横切って付加の圧力損失を引き起こす抗力またはエネルギーと不利なモメンタム損失となる。   Item 1 of FIG. 1a is an isolated low-pressure turbine (LPT) rotor or stator blade that includes a profile consisting of deep camber for reaction and shock and diffusion action, where a rotor or stator disk is typically used in a cascade device. The root-end of the stylized example of "bucket" is described. For simplicity of expression, this example is typically twisted and / or twisted and / or to provide a radially constant reaction velocity profile and secondary flow control from mixing rotor (reaction) and stator (diffuser) foils. Not tapered. Blade root fittings, hubs and tip end-walls, and adjacent overlapping blades and upstream actuator disks are also omitted for clarity, but in the final design as known to those skilled in the art of cascade fluid dynamics. Is used. Item 2 is the convex suction-face downstream surface and the concave pressure-face downstream surface is region 3. This fluid or hot gas arrives at a designed blade input angle that defines a local foil or surface-actuated AoA, and this flow is due to geometry and hydrodynamic forces at the LE stagnation line 4 and suction and pressure-face Divided above. In the case of a rotor disc case, after working on the blade foil (towards the suction-face side) and generating a force vector, the working fluid exits at the output exit angle designed at the trailing edge 5 (TE). . Blade lift, which is resolved tangentially around the turbine rotor axis, generates torque output from the input fluid-flow energy, and the resolved vector component in the rear axial direction provides additional pressure across the cascade section. Drag or energy that causes loss and disadvantageous momentum loss.

上流入力流体ソースに対するオン−デザイン入力角と、CVG処理後の出力流体伝達のための出力角は、カスケードセクションで入力流体ソースの流体−流動から抽出され得るエネルギーのピーク量を定義し、このとき、その動作点でこのセクションの流動は、流動乱流、分離と粘性損失に起因して最小のエネルギー損失のために構成されると仮定する。   The on-design input angle for the upstream input fluid source and the output angle for output fluid transmission after CVG processing define the peak amount of energy that can be extracted from the fluid-flow of the input fluid source in the cascade section, where Assume that the flow of this section at its operating point is configured for minimal energy loss due to flow turbulence, separation and viscous losses.

最適から外れた設計である、例えば、より低いReナンバーを有するいくつかの流動条件で、サクションフェイスは、圧力最小化以後、流動分離を経験するようになり、これは、カスケード損失を増加させ、効率を減少させ、そしてエンジンSFCを増加させるようになる。凹の圧力−フェイス3を横切る間、求心加速度からの流体応力はまた、例えば、TG渦流構造からエネルギー損失とBLが厚くなることを誘発し得る。ガス流動がHPTタービンセクションを通してかなり冷却され、温度が、例えば、ニッケル超合金ブレード材料が安全に取り扱われるものより低くなるので、LPTブレードに対しては、冷却が一般的に要求されない。   With some flow conditions that are sub-optimal, e.g. lower Re numbers, the suction face will experience flow separation after pressure minimization, which will increase cascade losses, It will reduce efficiency and increase engine SFC. While crossing the concave pressure-face 3, fluid stress from centripetal acceleration can also induce energy loss and BL thickening, for example, from a TG vortex structure. Cooling is generally not required for LPT blades because the gas flow is significantly cooled through the HPT turbine section and the temperature is lower than, for example, a nickel superalloy blade material is safely handled.

サクション−フェイスを横切る流動を改善するのに役立つためには、境界層であるBL流動流線を再活性化して、流体条件に起因して流動流体−流動質量の減速が局部表面を横切り始めるとき、サクション圧力−ピークライン10以後の不利な圧力回復勾配で、この流線がブレードに隣接して流動し、取り付けられた状態となるように十分なモメンタムを有するようにすることが有益である。サクションフェイス上BLの下流の非常に最も低い層にさらに多くの流動エネルギーを提供するために、上部等角渦流発生器(CVG)アレイ6は、加速流動領域でサクションフェイスの前方部に本来統合または内在されて設計されて作製され、そして、この構造は、加速されて入ってくるフリー−ストリーム流体−流動エネルギーの一部を上部CVGチップ7のアレイから後方に流れる一対の強力な逆回転渦流に変換するように設計され、これは、このような複雑な流動と小さなジオメトリ環境で実際に使われ得ない従来のVGと同様にサクション−フェイス分離制御を提供することができる。   To help improve flow across the suction-face, re-activate the boundary layer, the BL streamline, so that fluid fluid-flow mass deceleration begins to cross the local surface due to fluid conditions It is beneficial to have sufficient momentum so that this streamline flows adjacent to the blade and is attached at an adverse pressure recovery gradient after the suction pressure-peak line 10. In order to provide more flow energy to the very lowest layer downstream of the BL on the suction face, the upper conformal vortex generator (CVG) array 6 is essentially integrated into the front of the suction face in the accelerated flow region or Built and designed and built, this structure accelerates a portion of the incoming free-stream fluid-flow energy into a pair of powerful counter-rotating vortices that flow backward from the array of upper CVG chips 7 Designed to transform, this can provide suction-face separation control similar to conventional VGs that cannot actually be used in such complex flows and small geometry environments.

統合された上部CVGバレーポイント8は、コード方向に位置して、サクション−フェイス流動入口9から入る流体−流動が図2aの一対の分岐する角のあるアフト−フェイシングステップエッジ24をインターセプトするか、または経験するようになる。この高速流動は、サクション−フェイス流動入口9から進入するブレード表面またはフォイル設計−意図に対して未だ平行または接線をなし、そして、この流動がステップの頂上(top)エッジコンターに沿うように下に鋭く回転できないので、このステップのインターセプトする頂上エッジに沿って、そしてこのエッジ後に全て下部流体−流動層で流動分離(図2c断面のステップせん断分離領域27)を経験する。   The integrated upper CVG valley point 8 is located in the cord direction so that the fluid-flow entering from the suction-face flow inlet 9 intercepts the pair of bifurcated angular aft-facing step edges 24 of FIG. Or become experienced. This high velocity flow is either parallel or tangential to the suction-face flow inlet 9 blade surface or foil design-intention and down so that this flow is along the top edge contour of the step. Since it cannot rotate sharply, it undergoes fluid separation (step shear separation region 27 in cross section of FIG. 2c) along and below the intercepting top edge of this step, all in the lower fluid-fluidized bed.

このような意図的に角ができたステップ−ダウン流動分離メカニズムは、分離された下部エネルギーと最も底のBL引き込み流体−流動質量の一部分が、ステップ底エッジに沿って、そして上部CVGチップ7側の後に延びて流動する、図2cの項目25である縛られて自由流動のステップ−渦流内に丸く巻かれ始める。それから、このせん断または切れた最も低いエネルギーの下部の入ってくる流体モメンタム層からなるステップ−渦流は、チップの他の側から対向する回転方向渦流と会って均衡を取り、これらは、ブレードコードに沿って表面にタイトに縛られる逆回転渦流対のフィラメント状態で後方に流れるようになる。このステップ渦流内に全く巻き込まれない、流入する非せん断流動モメンタム層と上側は、ステップ渦流構造の上層部を越えて通る高エネルギー出口流動23として後方に連続するようになり、それから初期下方速度要素を有し、CVGチップ間のこのような下流BL領域で減少された転移乱流、U字状渦流構造と抗力損失を有する現在さらに高いエネルギーとさらに薄いBLとして、ステップ出口−流線再付着位置28(図2)で表面に対して下流に再付着される。従って、CVGステップジオメトリは、有益な渦流を生成するように「BL−スライサー」として作用するが、またチップ間に多くのステップ幅の下流に制御可能なBL再層流化効果を提供するようになり、特にゼロと低い正と負のAoAで変形されていない表面に対して抗力を減少させる。   Such an intentionally angled step-down flow separation mechanism is such that the separated lower energy and the bottom BL draw fluid-fluid mass part along the step bottom edge and on the upper CVG chip 7 side. The flow begins to wind in a confined and free-flowing step-vortex, item 25 of FIG. 2c. The step-vortex consisting of the incoming fluid momentum layer at the bottom of this sheared or broken lowest energy then meets and counters the opposite rotating vortex from the other side of the tip, which Along with the surface, it flows backward in the filament state of a counter-rotating vortex pair tightly bound to the surface. The incoming non-shear flow momentum layer and the upper side, which are not entrained in this step vortex, will continue to be continuous as a high energy outlet flow 23 passing over the upper part of the step vortex structure, and then the initial downward velocity element Step exit-streamline reattachment position as currently higher energy and thinner BL with reduced transition turbulence, U-shaped vortex structure and drag loss in such downstream BL region between CVG chips Reattached downstream to the surface at 28 (FIG. 2). Thus, the CVG step geometry acts as a “BL-slicer” to generate beneficial vortex flow, but also provides a controllable BL relaminarization effect downstream of many step widths between chips. Especially for surfaces that are not deformed with zero and low positive and negative AoA.

これは、従来のVGが現れない付加の抗力減少メカニズムであり、なぜなら、従来のVGがゼロ及び低い正と負のAoA値で抗力を増加させ、ここでVG AoA拡張能力は活発でないものと知られているためである。進入BL流動速度ベクトルダイヤグラム33は、BL内にさらに高く増加しながら、低い表面速度から正常のBL勾配を示す。このステップの下流で、出口BL速度ベクトルダイヤグラム34は、これらの下部BL層がステップ−渦流内に分離されてCVGチップ渦流−対を通して排出される最も低い進入層よりさらに大きな速度と改善された付着性能を持っていることを示す。BLまたはフリーストリームの概念的な頂上部は、流線Vtopとして示される。   This is an additional drag reduction mechanism where the traditional VG does not appear, because the traditional VG increases the drag at zero and low positive and negative AoA values, where the VG AoA expansion capability is not active. It is because it has been. The approach BL flow velocity vector diagram 33 shows a normal BL slope from a low surface velocity, increasing higher in the BL. Downstream of this step, the exit BL velocity vector diagram 34 shows that these lower BL layers are separated into step-vortices and have greater velocity and improved adhesion than the lowest entry layer that is discharged through the CVG tip vortex-pair. Indicates that it has performance. The conceptual top of the BL or free stream is shown as streamline Vtop.

CVGステップ−渦流25は、最適な質量−蓄積長さと角度に沿って連続して予測可能であり、制御される方式で後方に流動し、例えば、長いスパン方向のアフト−フェイシングステップの捕獲された無秩序な渦流とは異なる。CVGチップの一次チップ−渦流対は、実施例の幅に沿ってCVGステップをインターセプトするか、または横切る流動シートの全体せん断流動領域から非常に強く、幾何学的に安定しており、効率的な収穫流動エネルギーと流動質量とモメンタムである。このCVGチップ−渦流対のフィラメントは、またこれらが囲まれた下流BLに影響を与え、形成された流体−流動分離バブルと構造を破壊することができ、そして、フォイル設計によっては、ブレード失速−AoAが約+5度だけかなり延ばすことができるという点で、従来のVGが高いAoAでのように作用できる。このBLの隣接領域は、活動的なCVGチップ−渦流フィラメントの通過により影響を受け、また余分の流体−流動エネルギーは、U字状渦流と、この隣接したBL領域が厚くなることを抑制する傾向にある。このようなCVGは、エネルギー損失が基準表面構成から減少した状態で処理され得る、AoAまたは局部流体−流動表面の制御範囲を延長させる。   The CVG step-vortex 25 is continuously predictable along the optimal mass-accumulation length and angle and flows backwards in a controlled manner, e.g., captured by a long spanning after-facing step. It is different from disordered vortex flow. The primary tip-vortex pair of the CVG tip is very strong, geometrically stable and efficient from the total shear flow region of the fluid sheet that intercepts or traverses the CVG step along the width of the embodiment. Harvest fluid energy, fluid mass and momentum. The filaments of this CVG tip-vortex pair can also affect the downstream BL in which they are enclosed, break the formed fluid-flow separation bubbles and structures, and depending on the foil design, blade stall- It can work like AoA with a higher conventional VG in that AoA can be significantly extended by about +5 degrees. The adjacent region of this BL is affected by the passage of an active CVG tip-vortex filament, and the extra fluid-flow energy tends to suppress the U-shaped vortex and this adjacent BL region from becoming thicker. It is in. Such CVGs extend the control range of AoA or local fluid-flow surfaces that can be processed with reduced energy loss from the reference surface configuration.

分離点までは、この新たな技術のブレード表面設計が流体−流動の効率的な進入を保障する「正常または理想的な」幾何学的表面設計を有するようになり、このステップ以前にいかなる上流の付加抗力または馬蹄渦流を誘発させない点に注目する。この地点で渦流を発生させようとするランプスタイル、ホイーラーまたはブレードタイプのVGは、正しい、または理想的なブレード形状から外れなければならず、抗力を発生させながらさらに高いBL流動内に一定の距離だけ非効率的に侵すこととなる。   Up to the separation point, the blade surface design of this new technology will have a “normal or ideal” geometric surface design that ensures efficient fluid-flow entry, and before this step any upstream Note that it does not induce additional drag or horseshoe vortex. A ramp-style, wheeler or blade-type VG that attempts to generate vortex at this point must deviate from the correct or ideal blade shape, and is a constant distance within the higher BL flow while generating drag. It will only attack inefficiently.

統合されたCVG要素またはアレイが、このステップの後に理想的なフォイル設計と同様に新たな設計基準の所望のLE進入表面またはフォイル幾何学的設計を効率的に定義することができるため、このアフト表面設計は、このような新たな統合されたCVG設計意図によりこの表面を効率的に得ることとなる。このような方式で、新たな設計のフォイルまたは表面は、本来のフォイル設計に関して、臨界の層流LEセクションで正しい流体−流動のためのセットアップとなり、アフトセクションがステップオフセットにより内側に縮小される。CVG付加のために形成または調整されていないフォイルまたは表面設計に対する付加CVGに対し、このLE進入セクションは、この適用領域で付加CVGアレイフィルム/ステップ厚さの、例えば2倍だけ効率的に厚くなり、崩壊する。   Because the integrated CVG element or array can efficiently define the desired LE entry surface or foil geometric design for new design criteria after this step as well as the ideal foil design. Surface design will efficiently obtain this surface with such new integrated CVG design intent. In this manner, the newly designed foil or surface becomes the correct fluid-flow setup in the critical laminar flow LE section with respect to the original foil design, and the aft section is reduced inward by the step offset. For added CVG to foils or surface designs not formed or tuned for CVG addition, this LE entry section is effectively thickened by an additional CVG array film / step thickness, for example, twice this application area. ,Collapse.

等角渦流発生器は、(ある高さの)アフト−フェイシングステップを横切る最も低い境界層上で作用して処理され、さらにはBLレベル上の極めて高い求心加速度と二次流動のフェイスでも、下流ブレード表面と隣接して接触した状態であるように、これらの中心コード方向低圧の共同のスタグネーションラインで隣接して縛られるコード方向の持続的な一次チップ−渦流フィラメントを生成する。   Conformal eddy current generators are processed by working on the lowest boundary layer across the aft-facing step (at a certain height), and even with extremely high centripetal acceleration and secondary flow faces above the BL level, It produces a chorded, continuous primary tip-vortex filament that is contiguously bound by these central chordwise low pressure joint stagnation lines so that it is in close contact with the downstream blade surface.

1,200重力放射状先端加速度と700fps速度のヘリコプターローターブレード上で、CVGチップ渦流−対のスタグネーションラインが表面塵を捕獲し、強い放射状力と他の二次空気流動のフェイスでブレード上にコード方向に残っているように、この塵と最も低いBL流動を効率的に「防ぐようになり」、これは、このような新たな技術であるCVG技術を用いなくてもブレードから塵を完全に除去することを流動可視化を通して教示している。このような強いステップ及びコード方向の渦流流動分布は、如何にCVGがさらに高い進入流体−流動モメンタム層からエネルギーを効率的に運搬し、コード方向及びスパン方向に広げ、流動分離バブルを形成して分離しようとする(例えば、トレーリングエッジ5側に)任意のアフト領域を制御するのに役立つかを説明する。   On a helicopter rotor blade with 1,200 gravity radial tip acceleration and 700 fps velocity, the CVG tip vortex-pair stagnation line captures surface dust and on the blade with a strong radial force and other secondary air flow face As it remains in the cord direction, it effectively “prevents” this dust and the lowest BL flow, which completely removes dust from the blades without using this new technology, CVG technology. Is removed through flow visualization. Such a strong step and chordal vortex flow distribution is how the CVG efficiently transports energy from the higher entering fluid-flow momentum layer and spreads in the chord and span directions to form a flow separation bubble. It will be described whether it is useful to control an arbitrary aft region to be separated (for example, on the trailing edge 5 side).

一次CVGチップ−渦流対とステップ−渦流は、漸進的に圧力とモメンタムを同様にする傾向にある多くの関連した二次渦流とエディーを有するようになり、流動せん断がCVG構造とステップで、そして、この構造とステップのアフトで最小化される。   Primary CVG tip-vortex pair and step-vortex flow will have many associated secondary vortices and eddies that tend to make pressure and momentum similar, flow shear is a CVG structure and step, and This structure and step aft are minimized.

CVGステップに沿って、塵の蓄積は、ステップフェイスとベースがまたスタグネーション領域であることを教示しており、そして一部の最も低いレベルの下部モメンタムBL流動が一次チップ−渦流対を移送するように分離されると、この残留するより高く、さらに大きなエネルギーとさらに大きなモメンタムの層が、CVGチップ間に捕えられている新たなより活動的な下流BLとして再付着するように、若干下流に効率的な流動経路を発見できることを教示する。一次CVG渦流対は、小さく作られ得、ステップとBL厚さの幾何学的大きさ範囲にあってよく、抽象的なBLの頂上部上でフリーストリームまたは二次流動に一般的に露出されないことに注目する。これは、CVG渦流がBLの最も低いレベルで十分に浸され得、このCVG渦流が他のメカニズムにより発生する渦流に対して、例えば、NASAにより報告されたものより下流方向のジオメトリで少なくともより持続的かつ効率的な大きさのオーダーとなるように許容する。アレイ内のCVG要素間には進入する流動の損失−発生馬蹄渦流がない。   Along the CVG step, dust accumulation teaches that the step face and base are also stagnation regions, and some lowest level lower momentum BL flow transports the primary tip-vortex pair Once separated, this residual higher, higher energy and higher momentum layer is slightly downstream so that it reattaches as a new, more active downstream BL trapped between the CVG chips. Teaches that an efficient flow path can be found. The primary CVG vortex pair can be made small, can be in a geometric size range of steps and BL thickness, and is generally not exposed to free stream or secondary flow on top of the abstract BL Pay attention to. This is because the CVG vortex can be sufficiently submerged at the lowest level of BL, and this CVG vortex is at least more persistent in geometries downstream than those reported by NASA, for example, due to other mechanisms. It is allowed to be on the order of a reasonable and efficient size. There is no incoming flow loss-generated horseshoe vortex between the CVG elements in the array.

ほとんどの他のVG構造は、高抗力(例えば、突出型ランプタイプ)を有し、構造的に敏感であり(ベーンタイプ)、制限された範囲の作動可能なRe流動体制の範囲に幾何学的形状が制限され、持続的で浸されている渦流を生成しないか、または二次流動と効果に影響を受ける低いエネルギーの渦流(例えば、ディンプル)を生成する。角のあるジェットと合成流動ジェットのような、ブレード上の従来技術の活動的な流動制御装置は、流動分離を減少させるために境界層を再活性化させることができるが、エネルギー損失の馬蹄または腎臓形状の渦流を誘発し、固定点に対する制限された範囲での流動にのみ影響を及ぼし、一般的により複雑であり、そして基準の変形されていない幾何学的形状に対して相当な抗力減少を示さない。   Most other VG structures have high drag (eg protruding ramp type), are structurally sensitive (vane type) and geometric to a limited range of operable Re flow regimes It generates limited low-energy vortices (eg, dimples) that are constrained in shape and do not produce persistent and submerged vortices or are affected by secondary flow and effects. Prior art active flow control devices on blades, such as horned jets and synthetic flow jets, can re-activate the boundary layer to reduce flow separation, but energy loss horseshoe or It induces a kidney-shaped vortex, affects only a limited range of flow relative to the fixed point, is generally more complex, and has a significant drag reduction against the reference undeformed geometry Not shown.

CVGのBL領域アフトを再活性化させることは、揚力が減少する間、分離バブルが最終的に形成されて抗力が増加する前に、失速のない(低抗力)迎角AoAを約+5度だけブレードを拡張できるように許容する。このようなA−カーブの改善されたAoA拡張は、他のテストフォイルで起こり、この流体−流動物理学がブレード形状とReナンバーに対してよく適用されることを教示する。このようなLPTブレードの改善物は、新たなブレードカスケード設計の設計回転−角度が、よりコンパクトで、さらに少ないステージのタービン及び/又は圧縮機カスケード設計に対して、(ヅヴァイフェル(Zwiefel)係数を増加させながら)増加することを可能とする。   Reactivating CVG's BL region aft reduces the attack-free (low drag) angle of attack AoA by only about +5 degrees before the separation bubble eventually forms and drag increases while lift decreases. Allow the blade to expand. Such an improved AoA extension of the A-curve occurs in other test foils and teaches that this fluid-flow physics is well applied to blade geometry and Re number. Such improvements to LPT blades have a design rotation-angle of the new blade cascade design that is more compact and has a smaller Zwiel factor for turbine and / or compressor cascade designs with fewer stages. It is possible to increase).

このような新たなCVG技術のより価値のある特徴は、基準と比較してブレード抗力は失速角度により近接したゼロ入射角から、同一の揚力とAoAで約−5%〜−10%だけかなり減少するという点である。これは、再活性化されたサクション−フェイスBLがまたさらに高い速度を持って薄くなり、それで揚力を生成する間、少ない乱流−流体損失を発生させるという事実に起因する。CVGアレイ渦流とBL活性化は受動的であり、非常に効率的な方式で発生し、設計されたブレード抗力性能に不利な影響を与えないが、流体−流動範囲を横切って性能を減少させることで性能を降下させる。   A more valuable feature of such new CVG technology is that blade drag is significantly reduced by about -5% to -10% at the same lift and AoA from zero incident angle closer to the stall angle compared to the baseline. It is a point to do. This is due to the fact that the reactivated suction-face BL is also thinned at a higher speed, thus generating less turbulence-fluid loss while generating lift. CVG array vortex flow and BL activation are passive and occur in a very efficient manner and do not adversely affect the designed blade drag performance, but reduce performance across the fluid-flow range Decrease performance.

統合された下部CVGアレイ11について、下部CVGバレー部の一例は、12と示され、そして、また上部CVGアレイ6と同一の方式で角のあるアフト−フェイシングステップを形成するようにブレードフォイルプロファイル内側に入る。この圧力−フェイスは、異なるコード方向圧力と速度プロファイルを有するが、下部CVGバレー部12は、上部CVGバレー部8に対して上部CVGアレイ6での例と類似した方式で構成される。   For the integrated lower CVG array 11, an example of a lower CVG valley section is indicated as 12, and also a blade foil profile so as to form an angular after-facing step in the same manner as the upper CVG array 6. Enter inside. This pressure-face has different chord pressure and velocity profiles, but the lower CVG valley section 12 is configured in a manner similar to the example in the upper CVG array 6 with respect to the upper CVG valley section 8.

フォイルに対するテストを通して、ブレード抗力改善物のうち一部はフォイル圧力−フェイス上の流動を改善し、凹の求心流動に起因した応力から、例えば、TG渦流の形成を妨害する、下部CVGアレイ11をまた含むことで出るという点が教示される。下部CVGアレイ11はまた、乱流と抗力を減少させる下流圧力−フェイスのBL層を薄くするのに作用する。   Through testing on the foil, some of the blade drag improvements improve the flow on the foil pressure-face and prevent the formation of the TG vortex from the stress due to the concave centripetal flow, for example, the lower CVG array 11 Moreover, the point that it comes out by including is taught. The lower CVG array 11 also acts to thin the downstream pressure-face BL layer, which reduces turbulence and drag.

このブレードをいずれか一つまたは両方のCVGアレイで作動するように設計することが可能であるが、サクション−フェイスCVGアレイは、LPTブレードサクション−フェイス流動分離の主要先行技術で知られた問題点の一つを有する。   Although this blade can be designed to work with either one or both CVG arrays, the suction-face CVG array is a problem known in the main prior art of LPT blade suction-face flow separation. Have one of these.

カスケードにおいて、例えば、サクション−フェイス圧力回復流動からの衝撃波は、特に一定の流体−流動でブレードTE構造の厚さがブレード−通過流動−チョーキングと、これによる衝撃波を誘発するならば、ブレード通過流動を形成し、攪乱し得る。ラムダ−フット衝撃波分離でショックバウンダリーレイヤーインターアクション(SBLI)に影響を与える意図的なCVG渦流流動は、フォイル、流体−流動制御表面とダクト上で衝撃とエネルギー損失を緩和するのに用いられ得る。   In a cascade, for example, a shock wave from a suction-face pressure recovery flow is a flow through the blade, especially if the thickness of the blade TE structure induces a blade-pass flow-choking and thereby a shock wave with constant fluid-flow. Can be disrupted. Intentional CVG vortex flow that affects Shock Boundary Layer Interaction (SBLI) with lambda-foot shock separation can be used to mitigate shock and energy loss on foils, fluid-flow control surfaces and ducts .

効果的なCVGの構成及び設計は、これらが広範囲なジオメトリに対してよく作用するという事実により役立ち、特定条件を満たすように好んで調整され得る。テストによると、CVGジオメトリが変更されるにつれ、この結果が速い変動や特異点なしに滑らかな変化の範囲内に一般的にあり、言い換えれば、これらが大きな範囲の設計条件によってよく挙動していることを示す。CVGがBLの底部で常に始まるため、これらは、いかなる実用的なRe値でもBLの外側を侵さない。   Effective CVG configurations and designs benefit from the fact that they work well for a wide range of geometries and can be tailored to meet specific requirements. Tests show that as CVG geometry is changed, this result is generally within a range of smooth changes without fast fluctuations or singularities, in other words, they behave well with a large range of design conditions. It shows that. Since CVG always starts at the bottom of the BL, they do not attack the outside of the BL with any practical Re value.

渦流状態は、標準大気で約300のReナンバーから始まり、有益に約30,000で十分なエネルギーとなる。LPTブレードが作動できる約Re30,000から500,000まで、CVGは、改善物を提供するように構成され得る。Reナンバー500,000から例えば千万以上まで、CVGは回転構成要素を含んでいる、隔離されたフォイルとボディセクションと流体力学的構造物に非常に効果的である。CVGステップは作動位置でBL高さの小さな部分であってよく、非常に強くて有益な流体−流動制御能力を依然として生成でき、しかし、非常に一般的なケースと変形されるRe動作点では、局部のBL厚さのより大きな部分またはさらに数倍として有用にまた使われ得る。   The vortex state starts with a Re number of about 300 in standard atmosphere, and beneficially about 30,000 is sufficient energy. From about Re 30,000 to 500,000 where the LPT blade can operate, the CVG can be configured to provide improvements. From Re numbers 500,000 to over 10 million, for example, CVG is very effective on isolated foil and body sections and hydrodynamic structures containing rotating components. The CVG step may be a small part of the BL height at the operating position and still produce very strong and useful fluid-flow control capability, but at the Re operating point, which is transformed into a very common case, It can also be usefully used as a larger part of the local BL thickness or even several times.

等角渦流発生器またはCVGは、(a)進入表面−流動流線とマッチングされる低い−損失進入構成と、(b)このようなせん断流動を出力表面に沿って、(c)蓄積されたステップ−渦流のせん断流動を除去するための出口点まで、疎通させるステップ−渦流内でせん断するように、進入流体−流動の最も低いレベルを誘導する、インターセプト流動−角のあるアフト−フェイシングステップを有し、そして(d)進入する高エネルギーの非せん断層の均衡がさらに高いエネルギーを有する新たな下流境界層として再建されるように許容することで設計された流体−流動変形要素として広く記述され得る。   A conformal vortex generator or CVG has (a) a low-loss approach configuration matched to the entry surface-flow streamline, and (b) such shear flow along the output surface, (c) accumulated. Step-Communicating to the exit point to remove vortex shear flow-Intercept flow-Inclined after-facing step to induce the lowest level of ingress fluid-flow to shear in the vortex And (d) broadly described as a fluid-flow deformation element designed to allow the incoming high energy non-shear layer balance to be rebuilt as a new downstream boundary layer with higher energy Can be done.

CVG流動−角のあるステップは、局部入力流動の流線ベクトルに対してスパン方向に(作動ニュートン流体として空気に対して)約22度の角度で典型的に構成されるが、一部の性能変更と共にこのようなおおよその名目値周囲で動作し、そして、このような正確な角度は、作動流体状態に依存する。従って、ハブとチップの端部−壁等で流動に統合されると共に、いかなるCVGステップ角度も異なる局部流動方向に対して最適化されるように調整されることが可能である。   The CVG flow-angular step is typically configured with an angle of about 22 degrees in the span direction (relative to air as the working Newtonian fluid) with respect to the streamline vector of the local input flow, but some performance It operates around such approximate nominal values with changes, and such exact angle depends on the working fluid conditions. Thus, the CVG step angle can be adjusted to be optimized for different local flow directions as well as integrated into the flow at the hub and tip end-walls and the like.

CVGステップは、チップが後方に向きながら、後方チップで山形または三角形状構造物で典型的に対をなして、持続的で安定な出口チップ−渦流対を生成し、そして、CVGステップは、入力流動ベクトルと状態の変形を許容するように変化角度、ステップ形状とステップ高さとステップ長さを有する、多くの隣接するCVGステップエッジ構造物の可変するオフセットアレイで結合され得る。このCVG設計形状は、流体流動で構成された表面領域に対して異なる点で流体−流動の精密な制御を許容する。CVGは、与えられた表面形状に対して特徴的なステップ高さ、長さと角度で構成され得、そして、例えば、50mmの幅のLPTブレードコードに対しては、例えば、約22度の局部角度の流体−流動インターセプト、三角形状、3mmステップ長さ、100μm(マイクロメートル)ステップ高さで選択され、予想されるRe値と典型的なブレードフォイルセクションに対して高い速度の層流転移領域周囲に位置し得る。   The CVG step is typically paired with a chevron or triangular structure at the rear tip while the tip is facing backwards to produce a persistent and stable exit tip-vortex pair, and the CVG step It can be combined with a variable offset array of many adjacent CVG step edge structures having varying angles, step shapes, step heights and step lengths to allow deformation of flow vectors and states. This CVG design shape allows for precise control of fluid-flow in different respects for surface areas constructed with fluid flow. A CVG can be configured with a characteristic step height, length and angle for a given surface shape, and for example, a local angle of about 22 degrees for a 50 mm wide LPT blade cord, for example. Fluid-flow intercept, triangular shape, 3 mm step length, 100 μm (micrometer) step height, selected around the expected Re value and high velocity laminar transition region for typical blade foil sections May be located.

これらの形状開始点値は、容易に変更され得、一連の実際ブレードステップテストと性能測定により最適に立証され得るが、小さな大きさと作動応力により、このLPT環境で付加のCVGに対しては実用的でない。CVGステップ高さは、幅範囲に対して調整可能であり、そして合理的なレベルの進入する下部BL流動が一次コード方向渦流となることを拒否しながら、Re値の設計動作範囲に対してステップエッジに沿って十分な渦流状態を発生させるように構成される。このようなCVG設計プロセスはまた、可変するRe値でのオフ−デザイン分離が問題となる前に、抗力を低くし、回転−角度能力を増加させるように、固定されたステータブレードアレイに有益に使われ得る。   These shape starting point values can be easily changed and optimally verified by a series of actual blade step tests and performance measurements, but due to their small size and operating stress, they are practical for additional CVGs in this LPT environment Not right. The CVG step height is adjustable with respect to the width range and steps against the design operating range of the Re value while refusing to make a reasonable level of incoming lower BL flow a primary chordal vortex. It is configured to generate a sufficient vortex state along the edge. Such a CVG design process is also beneficial for fixed stator blade arrays to reduce drag and increase rotational-angle capability before off-design separation with variable Re values becomes a problem. Can be used.

流動に対して垂直または90度でフォイル表面に沿うスパン方向のステップは、典型的に混同のスパン方向ステップ渦流を捕獲し、基準非変更ブレードに対して約+5%の抗力を増加させるものと知られており、そして、最も好ましいケースは、このステップが、約−10%の抗力減少と共に、流動に対して約22度にある、例えば、CVGセグメントで解体される時であるが、これらの数字に限定されるものではない。興味深いことに、テストは、CVGステップが流動に対して約60度にあり、このステップ累積長さが長い場合、90度(先行アフトフェイシングステップエッジ)ケースより大きな最も悪いケースの抗力を示す。これは、一部点でステップ渦流がステップ−渦流大きさと流動容量で、累積された低いエネルギー流体質量で過駆動され、進入する流動流線に対して障害になるように拡張され始めて、それで、このCVGメカニズムが線形のスパン方向アフトフェイシングステップよりさらに悪く、抗力に対して不利になるという点を示す。抗力を低くすることが核心的な設計目標であるが、制御される量の抗力増加及び減少の両者を生成できる能力を有することが、CVGを多くの精密な方式で新規な流体−流動変更道具として使うことができるようにする。   It is known that a span step along the foil surface perpendicular or at 90 degrees to the flow typically captures a confused span step vortex and increases the drag by about + 5% relative to the reference unmodified blade. And the most preferred case is when this step is about 22 degrees to flow with about -10% drag reduction, eg when dismantled in the CVG segment, but these numbers It is not limited to. Interestingly, the test shows the worst case drag that is greater than the 90 degree (previous afterfacing step edge) case when the CVG step is about 60 degrees to flow and this step accumulated length is long. This is because, at some point, the step vortex is overdriven by the accumulated low energy fluid mass with step-vortex magnitude and flow capacity, and begins to expand to obstruct the incoming streamlines, so We show that this CVG mechanism is even worse than the linear spanning afterfacing step, which is disadvantageous to drag. Lower drag is a core design goal, but having the ability to generate both controlled increases and decreases in drag is a novel fluid-flow modification tool in many precise ways. So that it can be used as

CVG構造の機械的な、そして製造上の鋭さ及び定義は、特に臨界的ではないが、しかし、ステップトップ−エッジが「より鋭いほど」(最小の半径)、進入流動は、最小の二次エディーに安定的で予測可能にさらによく分離される。CVGバレー部はまた、半径を有して簡単に構成され得、このCVGチップは鋭くなるか、または最小の性能敏感度を有する、半径または他のジオメトリでまた構成され得る。出力表面に対するこのステップの底部転移は、他の二次応力渦流と共にスタグネーション点においてあり、ステップのトップ−エッジせん断機能と干渉しない適した半径のフィレットで設定され得る。   The mechanical and manufacturing sharpness and definition of the CVG structure is not particularly critical, but the step top-edge is “the sharper” (minimum radius) and the ingress flow is the minimum secondary eddy. More stable and predictable. The CVG valley can also be simply configured with a radius, and the CVG tip can also be configured with a radius or other geometry that is sharp or has minimal performance sensitivity. The bottom transition of this step relative to the output surface is at the stagnation point along with other secondary stress vortices and can be set with a suitable radius fillet that does not interfere with the top-edge shear function of the step.

任意の組み合わせの処理、材料または製造方法で形成された鋳造、鍛造、組立または機械加工された部分に対して、組立と、動作時の振動及び曲げモードの応力集中を最小化することの両者のために応力を緩和させるようにステップの底部エッジの半径を形成することが有益である。このステップのトップエッジには、ボディ等−変形率と変形ラインが典型的に明確である。   For both cast and forged, assembled or machined parts formed with any combination of processing, materials or manufacturing methods, both assembling and minimizing vibrational and bending mode stress concentrations during operation In order to relieve stress, it is beneficial to form the radius of the bottom edge of the step. At the top edge of this step, the body etc.-deformation rate and deformation line are typically clear.

高い加速及び/又は振動環境で、CVGを位置させることは、これらがチューニングされた振動モードと一貫した反射点と構造を回避するように同一の対向表面上に空間的に構成されるという点で最適化される。それで、一つのフェイス上に正規アレイは、不均一な方式で個別CVG要素、チップとバレー部の位置、CVGステップ長さ(効果的に定義されたピッチ)と角度を調整することによって最適化され得るが、これによって、ブレード振動応答を低くし、そして所望しないブレード曲げと、結合されて励起された振動及び機械的な共振モードが強化されなくなる。これはまた、ブレード変形率がサクションと圧力位置との間で一貫して集中しないようにして増加した疲労イシューを引き起こすように両ブレードフェイスに対して行われ得る。   Positioning the CVG in a high acceleration and / or vibration environment is that they are spatially configured on the same opposing surface to avoid reflection points and structures consistent with the tuned vibration mode. Optimized. So a regular array on one face is optimized by adjusting the individual CVG elements, tip and valley positions, CVG step length (effectively defined pitch) and angle in a non-uniform manner. Although this reduces blade vibration response and does not enhance unwanted blade bending, coupled and excited vibration and mechanical resonance modes. This can also be done for both blade faces to cause increased fatigue issues so that the blade deformation rate is not consistently concentrated between the suction and pressure positions.

図3の項目21は、右側角度より鋭角である左側角度を有する非対称のサクション−フェイスのCVG「V−形態」例を示し、この形態は、若干異なる方式でCVGを非対称にし、チップのそれぞれの側面でBL流動を処理できるようにする。左側へのこのBL質量流動は効果的にさらに狭くなって、左側チップ−渦流へのステップ−分離BL流動は、結果的にさらに小さく、力が小さい左側チップ−渦流と共に少なくなる。このCVGの右側で、進入する流動のより広いインターセプトは、右側チップ−渦流が対応するようにさらに大きく、さらに強くなることを意味する。これらの二つの非対称の逆回転チップ渦流の間の力と渦流状態ベクトルと大きさの均衡は変更されて、これらがサクションフェイス上の左側にさらに流れるようになり、そして、これらがTE以後に破片に消散されることによって、より時計回りの残りの渦流状態大きさの均衡が取られるようになり、そして、ブレード内側及びルート端部が図3に示された項目1の位置にあると仮定すれば、これは、図3に示されたように、正規の効果的なブレード渦流揚力和の時計回り「または極性」とマッチングされる。残余渦流状態の最終構成に依存して、ボディ揚力係数Cを上にまたは下に影響を与えることが可能である。このような構成で、圧力−フェイスCVGが対向方向に(言い換えれば、上部から見たとき、CVG左側がさらに広い)変更されると、これはまた、ウェークへの効果的に誘導された−循環揚力−渦流和に積極的に加えられるようになり、Cを増加させる。CVG BLの再層流化に起因した抗力減少は、小さな渦流位置の変動により変更されるが、必須的に同一の再活性化された質量流動がBL進入幅の単位幅毎に発生するので、CVGチップの間で依然として有効であるという点に注目する。変更されたチップ−渦流対の通過は、直ちに隣接するように厚さを有するBL領域で発生するストリーミング渦流状態に影響を与え、これらの領域から合わせられた揚力渦流状態を変更させる。 Item 21 of FIG. 3 shows an example of an asymmetric suction-face CVG “V-form” having a left-side angle that is more acute than the right-side angle, which makes the CVG asymmetric in a slightly different manner, Be able to handle BL flow on the side. This BL mass flow to the left side is effectively further narrowed and the step-separated BL flow to the left tip-vortex is consequently smaller and less with the left tip-vortex having a lower force. On the right side of this CVG, the broader intercept of the incoming flow means that the right tip-vortex will be larger and stronger to accommodate. The balance between the force and vortex state vector and magnitude between these two asymmetric counter-rotating tip vortices is changed so that they flow further on the left side on the suction face and they break up after TE As a result, the remaining clockwise swirl state magnitude is balanced and the blade inner and root ends are assumed to be in the position of item 1 shown in FIG. For example, this is matched to the clockwise “or polarity” of the regular effective blade vortex lift sum, as shown in FIG. Depending on the final structure of the residual swirl state, it is possible to affect the bottom or on the body lift coefficient C L. In such a configuration, when the pressure-face CVG is changed in the opposite direction (in other words, the CVG left side is wider when viewed from above), this is also effectively induced to wake-circulation lift - now applied aggressively vortex sum, increasing C L. Drag reduction due to relaminating CVG BL is altered by small vortex position variations, but essentially the same reactivated mass flow occurs per unit width of the BL entry width, Note that it is still valid among CVG chips. The passage of the modified tip-vortex pair affects the streaming vortex conditions that occur in the BL regions that are immediately adjacent to each other and changes the combined lift vortex states from these regions.

図1cは、CVG項目の集合の近接細部図を示す。頂点A−B−Cで表される三角形は、一つのV−形状のCVG例であり、一例として、幅A−Bから進入するBLを分けて、この切断された下部BL流体質量をステップA−CとB−Cの両方に沿って後方に移動させ、チップCから後に流れる一対の渦流でこれを排気するように動作される。CVGが、例えば、ヘリコプターLE EPSシステム上に付加例として使われると、最も小さく合理的なCVG要素は幅A−BのCVGセクションになり得、LEセクション周りに連続的に取り付けられたサクション及び圧力−フェイスCVGを含み、次に、多数のこれらの基本CVG構造の組み合わせられたアレイとして使われ得る。単純には、CVGは流動を変更するために流体力学的ボディ上に隣接するように取り付けられ得る多くの組み合わせのCVGチップセクションのアレイで典型的に作製される。取り付けられたCVG要素間の小さな実際的な間隙は、CVG有効性と性能改善物と比較して最小の効果を有する。付加的に、これらのさらに大きなCVGアレイは、これらが流体−流動で腐食するにつれて摩耗を示す整列特性と層を取り扱い、適用して結合するのに便利であるように構成される。   FIG. 1c shows a close-up detail view of a set of CVG items. The triangle represented by the vertices A-B-C is an example of a V-shaped CVG. As an example, the BL entering from the width A-B is divided, and the cut lower BL fluid mass is determined as step A. It moves backward along both -C and BC, and is operated to evacuate it with a pair of vortices that flow later from tip C. If a CVG is used as an additional example, for example on a helicopter LE EPS system, the smallest and most reasonable CVG element can be a CVG section of width AB, with suction and pressure continuously mounted around the LE section. -Includes a face CVG and can then be used as a combined array of many of these basic CVG structures. Simply, a CVG is typically made of an array of many combinations of CVG tip sections that can be mounted adjacently on a hydrodynamic body to alter flow. Small practical gaps between attached CVG elements have minimal effect compared to CVG effectiveness and performance improvements. Additionally, these larger CVG arrays are configured to be convenient to handle, apply and combine alignment properties and layers that exhibit wear as they corrode with fluid-flow.

図1aは、基本的に三角形として個別CVG要素を説明しているが、この例は、単純に図示を容易にするためのものであり、実際、最も好ましい性能は、NACA低損失潜水入口に用いられるような、基本的にオジバル(ogival)形態のステップエッジと共にする。これらのNACA入口はまた、入口流動を減速させるようにエッジ渦流を生成するが、若干異なるジオメトリを有し、形態抗力を減少させるか、またはBLを再活性化するためにアレイ状態で配置されず、そして、局部BL幅に数倍のステップ高さを有して、渦流と最適化された流体力学的ジオメトリが用いられるということを除いては、新規な統合されたCVG技術とは非常に異なる。   FIG. 1a describes the individual CVG elements as basically triangles, but this example is merely for ease of illustration, and in fact the most preferred performance is used for NACA low loss diving inlets. With step edges in a fundamentally ogival form. These NACA inlets also generate edge vortices to slow the inlet flow but have slightly different geometries and are not arranged in an array to reduce morphological drag or reactivate BL And very different from the new integrated CVG technology, except that vortex flow and optimized hydrodynamic geometry are used, with a step height several times the local BL width .

オジバルCVG形態は、三角形のステップラインと比較して若干の上流位置とさらに鋭角を典型的に追うことで、このチップに接近するとき、三角形状のステップ−ラインから外れる。これは、この位置−定義されたアフト−フェイシングステップにより縛られた累積のステップ−渦流の使用可能な上流表面の限度を拡張させる。この進入する分離された流体−流動質量は、全体角のあるステップに沿って蓄積されて、アフトセクションがより大きな質量を含み、渦流大きさと速度を増加させる傾向にあり、そして進入する流体−流動にさらに成長する傾向にある。ステップ渦流がせん断流体質量から過度に大きく成長すると、これがこれらの位置でわき出る非せん断ステップ−流動に影響を及ぼす傾向にあって、この一次ステップ−渦流構造25がさらに大きく崩壊され、そして外部ステップ−渦流層を延ばすか、このステップ渦流をいくつかのコンポーネントに不利に破壊する傾向にある。図2cの断面図のステップ−渦流25は、ステップ高さとジオメトリを越えるこの渦流位置の効果を強調するために若干上向きの延長部を示す。   The Ogibar CVG configuration typically follows a slight upstream position and more acute angles compared to the triangular step line, so that it deviates from the triangular step-line when approaching this tip. This extends the limit of the usable upstream surface of this position-cumulative step confined by a defined aft-facing step-vortex flow. This incoming separated fluid-flow mass accumulates along an angular step, and the aft section tends to contain more mass, increase the vortex magnitude and velocity, and the incoming fluid-flow Tend to grow further. If the step vortex grows too large from the shear fluid mass, this tends to affect the non-shear step that flows out at these locations—the primary step—the vortex structure 25 is further collapsed and the external step— There is a tendency to extend the vortex layer or to adversely break this step vortex to some components. Step-vortex 25 in the cross-sectional view of FIG. 2c shows a slightly upward extension to emphasize the effect of this vortex location over step height and geometry.

これは、いくつかの実施例において、流体−質量蓄積によりステップ−渦流の拡張部を収容するように、ステップ−渦流経路下の最適な位置で形成されたステップ−渦流拡張溝13をオプションで提供することが有益であるという点を意味する。これは、与えられたステップ高さに対して、新たなBL下流として再付着される非せん断のわき出る流動に対する障害物及びエネルギー損失であって、成長するステップ−渦流直径の外側への過度な衝撃を回避する。CVGチップにおいて、これらの拡張溝(または、他の形状のトレンチ)は、さらに高い流体−流動での変形を減少させるために、対向するステップを併合するか、平行にすることができ、チップ−渦流拡張溝14としてアフト量だけ延びることができ、流れているチップ−渦流対に対するガイドを提供することができる。この渦流拡張改善は、より強い下流BL再活性化とチップ−渦流を許容しながら、与えられたステップ高さで進入する流体−流動のより大きな質量を分離することができるようにする。フォイルまたは空力学/水力学的表面に対して、これらの材料除去の構造的な衝撃が考慮されるが、多くの場合、例えば、鍛造物である3D表面構造物の組立は、セクション慣性断面、剛性及び表面の機械的な特性を改善させることができる。ステップ−渦流25は、慣性及びせん断力が均衡を取るように作用する上部ステップエディー構造30とステップせん断−均一化エディー32のような多くの二次流動構造とエディーを有する。   This optionally provides a step-vortex expansion groove 13 formed in an optimal position under the step-vortex path to accommodate the step-vortex extension by fluid-mass accumulation in some embodiments. It means that it is beneficial to do. This is an obstacle and energy loss to a non-shearing outflow that is reattached as a new BL downstream for a given step height, excessive impact outside the growing step-vortex diameter To avoid. In CVG chips, these extended grooves (or other shaped trenches) can be merged or paralleled in opposing steps to reduce deformation at higher fluid-flow. The eddy current expansion groove 14 can extend by an aft amount and can provide a guide for the flowing tip-vortex pair. This vortex expansion improvement allows the separation of a larger mass of fluid-flow entering at a given step height while allowing stronger downstream BL reactivation and tip-vortex flow. Although structural impacts of these material removals are considered against foils or aerodynamic / hydraulic surfaces, in many cases, for example, assembly of 3D surface structures, which are forgings, is a section inertia cross section, Stiffness and surface mechanical properties can be improved. The step-vortex 25 has many secondary flow structures and eddies, such as an upper step eddy structure 30 and a step shear-homogenization eddy 32 that act to balance inertia and shear forces.

オプションのステップせん断ガイド35セクションを最適な形状の、及び組み立てられたリッジ(ridge)として付加することは、ステップせん断−均一化エディー32をより抑制し、エディーまたは二次渦流からの流動損失を低くし、そして可変するRe条件と共にステップ−渦流25の後方拡張のための空間的なカットオフエッジを形成するのに役立つ。   Adding the optional step shear guide 35 section as an optimally shaped and assembled ridge further suppresses the step shear-homogenization eddy 32 and lowers the flow loss from the eddy or secondary vortex. And helps to form a spatial cutoff edge for backward expansion of the step-vortex 25 with variable Re conditions.

付加CVG実施例において、交替可能な付加CVG EPS材料として、弾性重統合、プラスチック、樹脂、金属、金属フィルム、セラミックコーティングサブストレート、炭素繊維、炭素−炭素、炭化ケイ素または金属繊維マトリックスまたはセラミックメトリックス複合材(CMC)または他の材料組み合わせが、複合材またはFRP材料または金属ヘリコプターローターブレード、または羽根LE等に適用され、そして拡張溝13、14は、部分的な高さのステップとCVG整列マークに沿って、例えば、サクションまたは圧力CVGステップのいずれか一つでフォイルまたはボディ表面に成形または統合され得る。次に、付加CVG EPSフィルムは、組み合わせられたステップ特性とCVG機能性を発生させるために、これらの統合されたCVG特性に対して機械的な整合状態で付加され得る。FRP(複合材)表面、または、例えば金属ローターブレードまたは羽根/固定フォイルLEは、いかなる組立手段でもLE内に統合され得るが、この場合、塵や雨等からの腐食やペイント損傷が重要な問題となるので、アッド−オン及びフィールド−交替可能な付加CVGを有する統合されたCVGの組み合わせは、エネルギー効率的な層流または低い乱流流動を維持するために、LE表面を保護するのにさらに好ましい。   In the additive CVG embodiment, the replaceable additive CVG EPS material can be elastic heavy integration, plastic, resin, metal, metal film, ceramic coating substrate, carbon fiber, carbon-carbon, silicon carbide or metal fiber matrix or ceramic metrics composite A material (CMC) or other material combination is applied to a composite or FRP material or metal helicopter rotor blade, or vane LE, etc., and the expansion grooves 13, 14 are in partial height steps and CVG alignment marks Along, for example, it can be molded or integrated into the foil or body surface with either a suction or pressure CVG step. The additional CVG EPS film can then be applied in mechanical alignment to these integrated CVG characteristics to generate a combined step characteristic and CVG functionality. The FRP (composite) surface or, for example, a metal rotor blade or vane / stationary foil LE can be integrated into the LE by any assembly means, in which case corrosion or paint damage from dust, rain, etc. is an important issue As such, the combined CVG combination with add-on and field-exchangeable additional CVGs further protects the LE surface to maintain energy efficient laminar or low turbulent flow. preferable.

近接の空力学的空間でカスケードされたCVGは、渦流相互作用に起因して最も好ましい組み合わせられた利益を一般的に提供せざるを得ない。特に、回転表面上から適切に分離されなければ、渦流と流動は干渉しないように厳しく空間的に制御されるか、または外乱を最小化するために流動方向に分離される必要がある。上流ステータ、ローター及び他の転移外乱からウェーク相互作用は、これらがCVGチップ渦流よりさらに大きな構造であり、典型的にBL外側にあるため、性能においてあまり問題とならず、そして、流動が極限Re値に対して効率的に動作できるため、この渦流、回転または衝撃流動エネルギーを「取り入れるか」または吸収できる多数の小さなCVG要素を横切って流動が拡散し得る。飛行エンベロープを通して約30%だけのヘリコプターブレード上測定された周期的な振動とNP rms変形率減少は、CVGが流動摂動とAoAの大きな周期的な流動極端を通して非常に効率的に作動できることを教示する。   CVGs cascaded in adjacent aerodynamic spaces must generally provide the most favorable combined benefits due to eddy current interactions. In particular, if not properly separated from the rotating surface, vortex flow and flow must be tightly controlled spatially so as not to interfere, or separated in the flow direction to minimize disturbances. Wake interactions from upstream stators, rotors and other transition disturbances are less problematic in performance because these are larger structures than CVG tip vortices and are typically outside the BL, and flow is limited to extreme Re In order to be able to operate efficiently against the value, the flow can spread across a number of small CVG elements that can “take” or absorb this vortex, rotational or shock flow energy. Periodic oscillations measured on helicopter blades only about 30% through the flight envelope and NP rms deformation reduction teaches that CVG can operate very efficiently through flow perturbations and large periodic flow extremes of AoA .

下部BL層の流体質量の制御される量は、進入表面流動から効果的に分離され得(そして、CVGチップ−渦流対で受け入れられず)、また、これは多孔性空力学的表面またはサクションストリッパーステップエッジまたはスロットを利用して、能動的なサクションBL制御システムの効果的な目標となる点に注目する。多くの従来技術の能動システムは、閉塞(clogging)問題で放棄されて、BL制御のためのこの位置に使われたCVGは、表面制御効果を拡張させるためのCVGチップ渦流の付加で優勢であり、また抗力を低くするようになる。これは、パイパーPA−31ナバホのエルロンの前にあるウィングのような深い−コードフォイルのLE上に付加CVGを使うことによって示され得、これは、付加CVGがウィングストールでエルロンの制御権限を向上させ、航空機ストール速度を低め、そして巡航速度を増加させるためである。これは、LPT/Fan/LPCステータのような非回転流体−流動環境の一例であり、これに対し、ヘリコプターローターまたはプロペラ/プロップ−ローターは、約180mmのフォイルコードに対して約20mmのステップ長さと300−500μmのステップ高さを利用して、しかし、異なる剛率、縦横比等を有するLPT/Fan/LPCローターブレードのような回転流体−流動制御の一例である。   A controlled amount of fluid mass in the lower BL layer can be effectively separated from the incoming surface flow (and not accepted by the CVG tip-vortex pair), and this can be a porous aerodynamic surface or a suction stripper Note that using step edges or slots is an effective target for active suction BL control systems. Many prior art active systems have been abandoned due to clogging problems, and the CVG used in this position for BL control is dominated by the addition of CVG tip vortices to extend the surface control effect , Again comes to lower the drag. This can be shown by using an attached CVG on the LE of the deep-codefoil LE-like wing in front of the Piper PA-31 Navajo aileron, which gives the Aileron control authority at the wing stall. This is to improve, lower aircraft stall speed, and increase cruise speed. This is an example of a non-rotating fluid-flow environment such as an LPT / Fan / LPC stator, whereas a helicopter rotor or propeller / prop-rotor has a step length of about 20 mm for a foil cord of about 180 mm. Is an example of rotating fluid-flow control, such as LPT / Fan / LPC rotor blades, utilizing a 300-500 μm step height but with different stiffness, aspect ratio, etc.

LPTローターとステータブレードに付加的に使うことができる統合されたCVGとの組み合わせでまた他の統合流動を制御する方法は、CVGステップでまたは以後に流体−流動とBLモメンタムを付加または噴射する流体−流動ジェットを使うことである。これらのジェットは、従来技術の合成ジェットのような流体圧力ソースから能動的であってよく、またはサクション側表面に対して経路、通路及びプレナムのアレイを経由して適切に行われた後に、より高い圧力またはより低いフェイスのCVGアレイ11の周りに取り入れられたフォイル圧力−フェイス流体であってよい。   In combination with LPT rotor and integrated CVG that can be used additionally for stator blades and other methods of controlling integrated flow, fluids that add or jet fluid-flow and BL momentum in or after the CVG step. -Use a fluid jet. These jets may be active from a fluid pressure source, such as prior art synthetic jets, or more after being properly routed to the suction side surface via an array of paths, passages and plenums. It may be foil pressure-face fluid incorporated around the high pressure or lower face CVG array 11.

図2cの断面図は、噴射プレナム38から2のような出力表面まで適切な圧力と流動速度の流体−流動を運搬できるアフト角のあるジェット流体噴射ポート37及び/又は測定オリフィスを示す。アフトフェイシングステップエッジ24の後の、そしてCVGチップの間に位置した表面で低い抗力の流体−流動噴射キャビティ36の付加は、選択仕様であり、流体−流動性能を向上させる。このようなアフト角のある方式で(オプションで形成されたキャビティ内に進出する)流体ジェットを付加することは、高いブローイング及び流動モメンタム比でジェット−リフトオフを抑制するように出口高エネルギー流動23の下方速度ベクトルの一部を利用することであり、横方向に、そして流動方向にジェット流体ストリームを広げるのに役立つ。流体−流動噴射キャビティ36の輪郭のある形態と分岐する出口流体−流動は、(従来技術のコアンダ(Coanda)効果またはスロットブローイング技術のように)BL再活性化能力にさらに役立つように、ジェット噴射流体の付加されたエネルギーが表面に近い最も低いBL位置に配置され得るように許容し、最上の性能は、併合される出口高エネルギー流動23内に最小の速度差/せん断と乱流がある時となる。CVGを噴射ジェットまたはサクションポートと結合する利点は、このような内在する抗力減少CVG構造が流動増加と共に効率的に使われ、流体−流動性能をさらに向上させるという点である。   The cross-sectional view of FIG. 2c shows an aft angle jet fluid injection port 37 and / or measurement orifice that can carry fluid-flow at an appropriate pressure and flow rate from an injection plenum 38 to an output surface such as 2. The addition of a low drag fluid-flow injection cavity 36 at the surface after the after-facing step edge 24 and between the CVG tips is an optional feature and improves fluid-flow performance. Adding a fluid jet in this manner with an aft angle (advancing into an optionally formed cavity) of the outlet high energy flow 23 to suppress jet-lift-off with high blowing and flow momentum ratios. Utilizing a portion of the lower velocity vector helps to spread the jet fluid stream in the lateral direction and in the flow direction. The jet-jet is such that the contoured form of the fluid-flow injection cavity 36 and the branching outlet fluid-flow branch further to the BL reactivation capability (as in the prior art Coanda effect or slot blowing technology). Allowing the added energy of the fluid to be placed at the lowest BL position close to the surface, the best performance is when there is minimal velocity difference / shear and turbulence in the merged outlet high energy flow 23 It becomes. The advantage of combining CVG with the jet or suction port is that such an inherent drag reducing CVG structure can be used efficiently with increased flow, further improving fluid-flow performance.

アフト角のある流体噴射ポート37が出口高エネルギー流動23下にあるので、ここでの動的圧力は最も低いレベルで停滞されたBLより低くて、設計されたジェット質量流体−流動体積には、噴射プレナム38での低い圧力が効率的に提供され得る。下方出口高圧流動23の効果に起因して、より低い圧力流動とより大きな体積容量が、より大きな大きさのジェット流体噴射ポート37のために許容され、破片で閉塞される危険をあまり受けなくなる。この表面上に、または、CVGチップの間に一つ以上の例である流体−流動キャビティ36内に移送するように配列された多数例のジェット流体噴射ポート37を用いることがまた可能であり、選択仕様であるので、横方向に広げるより大きな流体−流動と、一部が閉塞されても依然として使用可能であり、能動的な他の交代の、及び余分のジェットオリフィスがあるようになる。   Since the aft angle fluid injection port 37 is under the outlet high energy flow 23, the dynamic pressure here is lower than the BL stagnated at the lowest level, and the designed jet mass fluid-flow volume is A low pressure at the injection plenum 38 can be provided efficiently. Due to the effect of the lower outlet high pressure flow 23, lower pressure flow and larger volume capacity are allowed for the larger sized jet fluid injection port 37 and are less subject to clogging with debris. It is also possible to use a number of example jet fluid ejection ports 37 arranged on this surface or arranged to transfer into one or more example fluid-flow cavities 36 between CVG chips, Because of the selection specification, there is a larger fluid-flow that spreads in the lateral direction, and can still be used even if it is partially occluded, and there will be other alternating and extra jet orifices active.

このようなジェット流動強化は、付加の流体−流動エネルギーを利用し、BL分離と抗力を制御するのに役立つように使うことができ、そして噴射プレナム38は、圧力−フェイスCVGバレー部12、またはフィルタリングされた圧縮機ブリードまたは補助空気ソース、または脈動する音響圧力ソースのような、さらにはネット(net)−ゼロ質量−流動法で、高圧停滞点に最適に近接した、低い−抗力の流体ピックアップ点40に位置する圧力−フェイス流体伝送ポート39により移送され得る。   Such jet flow enhancement can be used to utilize additional fluid-flow energy to help control BL separation and drag, and the injection plenum 38 can be a pressure-face CVG valley section 12, or Low-drag fluid pick-up optimally close to the high-pressure stagnation point, such as a filtered compressor bleed or auxiliary air source, or a pulsating acoustic pressure source, or even a net-zero mass-flow method It can be transferred by a pressure-face fluid transmission port 39 located at point 40.

適切な圧力の流体ソースとして低い抗力の流体ピックアップ点40を使うことは、3D流体−流動構造の他の部分の表面を有益に結合する一例であり、そしてポートとプレナムの大きさは圧力差に対して正しく計測された流体−流動を提供するように構成される。ジェット用の付加の流体−流動エネルギーが可変するオフ−デザインとRe値で、表面またはエンジン流動及び速度条件に伴って圧力が可変する流体ソースから由来すれば、ジェット流体モメンタムは固定または非可変圧力流体−流動ソースがジェットを活性化するように使われれば発生し得る、ジェット−リフトオフを避けるために、いかなる選択仕様の流動または圧力調節を必要とすることなく可変するRe条件を一般的に追従する。効果的に取り入れられるこの圧力フェイス流体は、圧力フェイス上で能動的なサクションBL制御として作用する。   Using a low drag fluid pick-up point 40 as a suitable pressure fluid source is an example of beneficially coupling the surface of other parts of the 3D fluid-flow structure, and the size of the port and plenum is the pressure difference. It is configured to provide a correctly measured fluid-flow. Additional fluids for jets-Jet fluid momentum can be fixed or non-variable pressure if derived from a fluid source with variable off-design and Re values, with flow energy varying from surface or pressure with surface and engine flow and speed conditions Generally follows variable Re conditions without the need for any optional flow or pressure regulation to avoid jet-lift-off, which can occur if a fluid-flow source is used to activate the jet. To do. This pressure face fluid, which is effectively incorporated, acts as an active suction BL control on the pressure face.

回転するフォイルまたはボディ表面上で、ジェット流体噴射ポート37の例は、プレナムで外側に流れるより重い塵と破片を受け入れないように、プレナム開始点で若干外側に指定されるように構成され、また、大きな角度または経路偏向がジェットを回転させて進入させて閉塞できなくする、シュラウド型または逆流進入ポートを有する噴射プレナム38の例に連結され得る。このような慣性で分離された塵と破片は、求心環境で(またはステータフォイルケースで流動圧力/モメンタムに起因して)一般的に外側に移動し、次にTEに近接した適切なプレナム拒絶チップオリフィス41でオプションで排出される。プレナム拒絶チップオリフィス41は、より大きくなることがあり、十分な動作速度で(過度な流体−流動を捨てることなく)排出オリフィスを部分的に塞ぐことでセルフ−クリーニングプロセスを制御するように求心加速力を使い、そしてローターブレードがアイドル(idle)状態に減速されるにつれ、簡単な力−制御メカニズムは、このセルフ−クリーニングポートを最大に開放し、タービンステージを通して依然として噴出する流体−流動がある間、過度に大きな粒子の蓄積のダンピングを許容する。   On the rotating foil or body surface, the example of the jet fluid injection port 37 is configured to be designated slightly outward at the plenum starting point so as not to accept heavier dust and debris flowing outward at the plenum, and A large angle or path deflection can be coupled to an example of an injection plenum 38 having a shroud-type or backflow entry port that causes the jet to rotate and enter and become unoccluded. Such inertia-separated dust and debris generally move outward in the centripetal environment (or due to flow pressure / momentum in the stator foil case) and then a suitable plenum rejection tip close to the TE. An orifice 41 is optionally discharged. The plenum rejection tip orifice 41 can be larger and centripetal acceleration to control the self-cleaning process by partially plugging the discharge orifice (without throwing away excessive fluid-flow) at a sufficient operating speed. As the rotor blades are decelerated to an idle state, a simple force-control mechanism opens this self-cleaning port to the maximum while fluid-flow is still ejected through the turbine stage. Allow damping of excessively large particle accumulation.

圧力−フェイス下部CVGアレイ11の周りに低い抗力の流体ピックアップ点40から流体伝送ポート39を経由して取られた圧力流体の低い抗力の局部ソースは、より高いBL流動を過ぎて移動する高いモメンタムとエネルギーの破片または塵等を取り込まないように構成される。   A low drag local source of pressure fluid taken from the low drag fluid pick-up point 40 around the pressure-face lower CVG array 11 via the fluid transmission port 39 is a high momentum moving past the higher BL flow. It is configured not to take in energy fragments or dust.

(ジェット流体−供給またはBLサクション対)ジェット−ブローイングのための交代の圧力−フェイス構成は、サクション−フェイスジェットを移送するプレナムの例から分離された、加圧された噴射プレナム38の第2例により移送される、ジェット流体噴射ポート37の一バージョンであって、逆方向に低い抗力の流体ピックアップ点40に位置した圧力−フェイス流体ピックアップ部39を構成することで生成され得る。これは、圧力−フェイス分離能力を増加させるように、例えば、フィルタリングされた圧縮機ブリード空気から分離構成されたジェット流体圧力ソースを許容する。   (A Jet Fluid-Supply or BL Suction Pair) Alternate Pressure-Face Configuration for Jet-Blowing is a Second Example of Pressurized Injection Plenum 38 Separated from the Example of a Plenum Transferring Suction-Face Jet This is a version of the jet fluid injection port 37 that is transported by the pressure-face fluid pick-up section 39 located in the opposite direction with a low drag fluid pick-up point 40. This allows, for example, a jet fluid pressure source configured to be separated from filtered compressor bleed air to increase pressure-face separation capability.

これらの圧力−移送ブローイング−ジェット方法は、サクションと圧力表面の両者に対して下流BLモメンタムを付加的に向上させ、さらなる代案は、CVGチップの間から付加のより低いエネルギー流体質量を回収するように、流体サクションソースに流体−流動噴射キャビティ36、噴射プレナム38等を結合させて、増加したモメンタムを有する下流BLを提供することである。   These pressure-transfer blowing-jet methods additionally improve downstream BL momentum for both suction and pressure surfaces, and a further alternative is to recover additional lower energetic fluid mass from between the CVG tips. In addition, the fluid-flow injection cavity 36, the injection plenum 38, etc. are coupled to the fluid suction source to provide a downstream BL with increased momentum.

スロットまたは3D形状の流動対流構造は、例えば、ジェット流体噴射ポート37のための丸いホールの代わりに選択され得、そして選択される方法は、組立難易度とフォイルまたはブレードの機械的な統合性を考慮する。噴射プレナム38は、求心力で誘導された圧力勾配が、より外側のCVG流体−流動噴射キャビティ36領域をオーバードライブするか、内部のCVG流体−流動噴射キャビティ36領域をスターブ(starve)させないように、分離されたCVG領域をフィーディングしながら多数の分離されたスパン方向のセクションに組み立てられ得る。ジェット流体噴射ポート37の大きさはまた、圧力勾配による流体噴射流動をさらには改良して行くようにブレードスパンに沿って可変され得る。噴射プレナム38の例を中空にして組み立てるために、ボディまたはフォイル中心線に近い材料質量−除去は、セクション慣性または曲げ強度を大きく減少させないが、ブレード、タービン及びエンジン重量を減少させる。   A slot or 3D-shaped flow convection structure can be selected instead of a round hole for the jet fluid injection port 37, for example, and the method selected can increase assembly difficulty and mechanical integrity of the foil or blade. Consider. The injection plenum 38 prevents centripetal force induced pressure gradients from overdriving the outer CVG fluid-flow injection cavity 36 region or starving the inner CVG fluid-flow injection cavity 36 region. It can be assembled into multiple separated spanning sections while feeding the separated CVG regions. The size of the jet fluid ejection port 37 can also be varied along the blade span to further improve the fluid ejection flow due to the pressure gradient. To assemble the example injection plenum 38 hollow, material mass-removal near the body or foil centerline does not significantly reduce section inertia or bending strength, but reduces blade, turbine and engine weight.

図3は、ルート1で壁フィレット49を有するタービンハブ壁45に連結されたLPTブレードを示し、CVG実施例の他の可能な組み合わせられた変形を示す。項目20は、より長いCVG v−セクションをアレイで示す。項目42は、チップ−渦流対の分離を広くするように、スパン方向に短く切断されたCVGチップを説明する。これはまた、チップ−渦流対内に流動して直接混合され、チップ渦流で囲まれてこの渦流を強化できる、より大きな量の含まれたチップ幅のBLを含む。   FIG. 3 shows an LPT blade connected in route 1 to a turbine hub wall 45 having a wall fillet 49, showing other possible combined variations of the CVG embodiment. Item 20 shows the longer CVG v-section in an array. Item 42 describes a CVG tip cut short in the span direction to widen the tip-vortex pair separation. This also includes a larger amount of included tip width BL that can flow and mix directly into the tip-vortex pair and be surrounded by the tip vortex to enhance this vortex.

項目43は、二つの広幅の離隔された逆回転渦流対をまた生成するように変形されたCVGチップを示す。   Item 43 shows a CVG chip that has been modified to also generate two wide spaced apart counter-rotating vortex pairs.

このような変形において、鋭角のより小さく、内側に含まれたCVGステップの追加セットは、より大きな外側チップ渦流に対して縛られたより小さな逆回転チップ渦流を生成する。これは、現在、二つの一次及び二つの二次ストリーミングチップ渦流により影響を受けて処理される領域を広げるようになる。   In such a deformation, an additional set of CVG steps with a smaller acute angle and contained inside produces a smaller counter-rotating tip vortex bound to a larger outer tip vortex. This now widens the area affected by the two primary and two secondary streaming tip vortices.

項目44は、CVGステップ下に途中で二つの一次チップ渦流を生成し、次に、二つの小さな二次チップ渦流を有するCVG頂点でのより小さなチップ幅を生成する追加チップ変形を示す。   Item 44 shows an additional tip deformation that creates two primary tip vortices in the middle under the CVG step and then produces a smaller tip width at the CVG vertex with two small secondary tip vortices.

これらの全てのケースにおいて、スパン方向にCVGステップの対応する幅は、制御可能な流動効果を許容しながら、それぞれの渦流構造内に質量流動を精密に制御する。   In all these cases, the corresponding width of the CVG step in the span direction precisely controls the mass flow within each vortex structure while allowing a controllable flow effect.

CVG構造とアレイは、ローターまたはステータ抗力と流動を改善するために、壁CVGアレイ46のようなLPTカスケード3Dブレード通路と進入表面の周辺周りとして使うことができる。回転するローターブレード環境で、CVGの一連の例は、角のある二次流動で渦流干渉により抗力性能には不利であるが、最適な間隔とオフセットを有する多重カスケード形態において、または二次流動分離変形のような他の目的のためのいくつかの場合において、ステータ上、用いられ得る。   CVG structures and arrays can be used around the perimeter of LPT cascade 3D blade paths and entry surfaces, such as wall CVG array 46, to improve rotor or stator drag and flow. In a rotating rotor blade environment, a series of examples of CVG are disadvantageous for drag performance due to eddy current interference with angular secondary flow, but in multiple cascade configurations with optimal spacing and offset, or secondary flow separation In some cases for other purposes such as deformation, it can be used on the stator.

トレーリングエッジ5で(ボディ内にステップダウンされた)対称または非対称の第2のアレイCVG47は、ブレードウェークがTE出口流動以前に表面上、全体的に直ちにあるため、ブレードウェークを変形し、揚力/渦流状態を改善させるために、サクション及び/又は圧力−フェイスのいずれか一つに使うことができる。ローターの場合、これらは、例えば、上部CVGアレイ6または11に近接した第2列として使われたCVGより回転環境であまり悪影響を受けない。   A symmetric or asymmetrical second array CVG 47 (stepped down into the body) at the trailing edge 5 deforms the blade wake and lifts it because the blade wake is generally immediately on the surface before the TE outlet flow. / Can be used on any one of suction and / or pressure-face to improve vortex conditions. In the case of a rotor, these are less affected in the rotational environment than, for example, the CVG used as the second column close to the upper CVG array 6 or 11.

可能なチップ連結端部−壁とブレード通路のルート−端部で、ブレードルートプラットフォームと、一定の半径タイプの3Dダクティング流動表面とフィレットは、BL再層流化を減少させるCVG抗力と、またブレード通過渦流等のような二次流動により誘発される流動分離の減少によってまた利益になり得る。   Possible tip connection end-wall and blade path root-end blade root platform, constant radius type 3D ducting flow surface and fillet, CVG drag to reduce BL relaminization, and It can also benefit from reduced flow separation induced by secondary flow, such as blade vortex flow.

LPT「スクィーラー(squealer)」チップ端部または外側チップシュラウド表面は、しばしば摩耗し、強い作動熱変化により膨張し、密接−間隙チップ−シールシュラウドとダクト表面に対してチップ経路を時折接触し、研磨してクリアーするように設計される。温度上にチップ−間隙で、より大きな圧力差と二次チップ流動があり、チップ−シールシュラウドの表面は、高い相対流体−流動チップ速度により流されるBLと二次流動を有する。   LPT “squealer” tip end or outer tip shroud surface often wears and expands due to strong operating heat changes, and occasionally makes contact with the tip-seal tip-seal shroud and duct surface, polishing the tip path And designed to clear. There is a greater pressure differential and secondary tip flow at the tip-gap over temperature, and the tip-seal shroud surface has a BL and secondary flow that is driven by a high relative fluid-flow tip velocity.

LPT「スクィーラー」チップ端部または外側チップシュラウド表面の端部は、局部の相対流体−流動方向に下流にチップが指定されて、統合されたチップ−端部CVGアレイ48を使うことができ、そして、これはシュラウドとチップ構造の両者の損失と抗力を低くするように、隣り合う低エネルギーシュラウドBL及び再活性化の除去及び放出を許容する。チップ−端部CVGアレイ48のチップ−渦流は、ブレード−チップの圧力−差の圧力−フェイス側内に流れ、そして、このステップ−渦流は、チップ端部−流動を横切って置かれるようになり、より一貫して力のある流動構造としてブレードのチップ−渦流組織を崩壊させる。   The LPT “squealer” tip end or the end of the outer tip shroud surface can use an integrated tip-end CVG array 48, with the tip designated downstream in the local relative fluid-flow direction, and This allows the removal and release of the adjacent low energy shroud BL and reactivation so as to reduce the loss and drag of both the shroud and tip structure. The tip-end of the tip-end CVG array 48 flows in the blade-tip pressure-differential pressure-face side, and this step-vortex is now placed across the tip end-flow. Collapse the blade tip-vortex structure as a more consistent and powerful flow structure.

タービンステージ、表面及びダクトは、サクション及び圧力流体−流動フェイス上に厚くなるBL流動を有する流体−流動で大きな濡れた−表面領域をまた有するようになって、統合されたCVG BL再層流化は、形態抗力と流体−流動損失を減少させ、ウェークモメンタム欠陥を減少させるように作動する。CVGチップ−渦流の強度、表面付着及び速度は、周期的な上流ウェーク外乱以後に付着される流動の連続的で迅速な再設立を許容する新たなメカニズムを許容する。これはまた、圧縮機ステージ、燃焼器、ダクト等のような他の流動セクションに対する場合にも類似している。   Turbine stages, surfaces and ducts now also have a fluid-flow large wet-surface region with a thickened BL flow on the suction and pressure fluid-flow face, integrated CVG BL relaminarization Operates to reduce morphological drag and fluid-flow losses and reduce wake momentum defects. CVG tip-vortex flow strength, surface deposition and velocity allow new mechanisms that allow continuous and rapid re-establishment of the flow deposited after periodic upstream wake disturbances. This is also similar for other flow sections such as compressor stages, combustors, ducts and the like.

ここに教示されたLPTタービンブレード設計は、より低い抗力と流体−流動とエネルギー損失、改善された流動信頼性、オフ−デザイン条件に対するより大きな作動許容範囲、より低い剛率及び1ステージ当たりより大きな回転角度を有するローター、ステータ及びダクト通路の新たなタービン設計及び構成を最適化するように使うことができる。   The LPT turbine blade design taught herein has lower drag and fluid-flow and energy loss, improved flow reliability, greater operating tolerance for off-design conditions, lower stiffness and greater per stage It can be used to optimize new turbine designs and configurations of rotor, stator and duct passages with rotational angles.

択一的に、これらの新規な技術のブレードは、より低い抗力損失で構成され得、また現在の長寿命のエンジン投資物内で改善されたエンジン抗力性能とより低いエネルギー損失を提供するように、サービスアップデート間隔でインターフェースジオメトリと流動角度を現在のタービンステージにマッチングさせる「プラグ互換性の」アップグレード要素として適用され得る。従って、新規な統合されたCVGタイプのLPT設計がこの新たなCVG技術を利用できる間、現在のエンジン投資物のSFCを改善するために、低いRe流動分離マージンを改善し、抗力を低くするように、例えば、CFM−56ターボファンエンジンのように、現在のLPTステージカスケード内の古い技術のブレードを設けて、正しく機能させ、また取り替える「プラグ−互換性の」LPTブレードを作製することもまた可能である。LPTローターとステータブレードは、ターボファンエンジンで最も低い危険の変形領域の一つである。   Alternatively, these new technology blades can be configured with lower drag losses and provide improved engine drag performance and lower energy losses within current long-lived engine investments. It can be applied as a “plug compatible” upgrade element that matches the interface geometry and flow angle to the current turbine stage at service update intervals. Therefore, while a new integrated CVG type LPT design can take advantage of this new CVG technology, to improve the SFC of current engine investments, improve the low Re flow separation margin and lower drag It is also possible to provide older technology blades in the current LPT stage cascade, such as the CFM-56 turbofan engine, to create “plug-compatible” LPT blades that function and replace properly. Is possible. LPT rotors and stator blades are one of the lowest risk deformation areas in turbofan engines.

代わりに、これらのCVGアレイ実施例と技術は、ストールAoAと作動エンベロープが抗力増加なしに増加し、実際、ブレードと表面エネルギー損失が減少し得る、例えば(Godskの‘259のような)ウィンドタービンブレード、またはプロペラのような他の類似した流体−流動領域に使うことができる。フォイル設計、縦横比及び剛率等が、これらの言及されたLPTカスケード実施例と異なるにもかかわらず、統合されたCVGは、これらの流体−流動制御表面にまた構成され得る。   Instead, these CVG array embodiments and techniques allow wind turbines (such as Godsk '259) where stall AoA and operating envelopes can be increased without increased drag, and indeed blade and surface energy losses can be reduced. It can be used for blades or other similar fluid-flow regions such as propellers. Despite the foil design, aspect ratio and stiffness etc. differing from these mentioned LPT cascade embodiments, an integrated CVG can also be configured on these fluid-flow control surfaces.

軸流圧縮機:軸流圧縮機ステージは、それぞれのステージで流体−流動内にモメンタム伝送と最大圧縮効率を許容するように、非常に薄くて微細なエッジの高速遷音速フォイルボディ(反作用−バケットスタイルでない)で典型的に設計される。これらのフォイルまたはブレードセクションは、LPTタービンフォイルについて示されたように、同一の一般的な方式で統合されたCVG応用物から利益になる。オン−デザイン回転角度で軸流圧縮機ローターとステータのストールAoA能力を延ばすことは、圧縮機サージ(及び表面ストール及び分離)マージンを向上させることである。LPTまたは他のタービンステージは、軸流圧縮機のこのようなカスケード分離失敗またはサージメカニズムのように悪く経験する傾向はない。   Axial compressors: Axial compressor stages are very thin and fine-edged high-speed transonic foil bodies (reaction-buckets) to allow momentum transmission and maximum compression efficiency within the fluid-flow at each stage. Typically not designed). These foils or blade sections benefit from CVG applications integrated in the same general manner, as shown for LPT turbine foils. Extending the axial compressor rotor and stator stall AoA capability at on-design rotation angles is to improve compressor surge (and surface stall and separation) margins. LPTs or other turbine stages are not prone to experience as bad as such cascading failure or surge mechanisms of axial compressors.

図4は、隔離された軸流圧縮機ブレードボディ50の典型的な例を説明する。圧縮機低圧圧縮機(LPC)、中間圧圧縮機(MPC)及び高圧圧縮機(HPC)の圧力ステージは、ディスク領域、局部流動及び圧力要求事項に応じて可変するブレード長さ、変化するルートとチップ直径(または「圧縮機ライン」)を有し得る。ローターとステータフォイルは、ステータがステージ圧力を回復するために、ディフューザーとして作用するため、若干異なるジオメトリを使うが、CVGは、LPTステージについて教示されたように、これら全ての流体−流動制御表面とゲイン類似利得に対して類似した方式で使うことができる。   FIG. 4 illustrates a typical example of an isolated axial compressor blade body 50. Compressor Low Pressure Compressor (LPC), Intermediate Pressure Compressor (MPC) and High Pressure Compressor (HPC) pressure stages have varying blade lengths, varying routes, depending on disk area, local flow and pressure requirements It may have a tip diameter (or “compressor line”). The rotor and stator foil use slightly different geometries because the stator acts as a diffuser to restore stage pressure, but CVG does not have all these fluid-flow control surfaces as taught for the LPT stage. It can be used in a similar manner for gain-like gain.

軸流圧縮機に内在されたサクションCVGアレイ51は、フォイルサクションフェイスの前方部分上に本質的に統合または組み立てられ、そして、この構造は、入力回転−角度で進入するフリー−ストリーム流動エネルギーの一部を、軸流圧縮機サクションCVGチップ53のアレイから後方に流れ、従来のVGと類似したサクション−フェイス分離制御を提供できる一対の強い逆回転CVGチップ渦流に変換するように設計されるが、これは、従来のVGが、このような回転ボディの流体−流動環境で低い抗力または抗力−減少として使われ得ないためである。同様に、軸流圧縮機に内在された圧力CVGアレイ52は、フォイル圧力フェイスの前方部上に統合または組み立てられ、そして、このような構造は、入力回転角度で進入するフリー−ストリーム流体−流動エネルギーの一部を、軸流圧縮機の圧力CVGチップ54のアレイから後方に流れる一対の強い逆回転CVGチップ渦流に変換するように設計される。   The suction CVG array 51 inherent in the axial compressor is essentially integrated or assembled on the front portion of the foil suction face, and this structure is one of the free-stream flow energy entering at the input rotation-angle. Is designed to convert the section into a pair of strong counter-rotating CVG chip vortices that can flow backward from an array of axial compressor suction CVG chips 53 and provide suction-face separation control similar to conventional VGs, This is because conventional VGs cannot be used as low drag or drag-reduction in such a rotating body fluid-flow environment. Similarly, the pressure CVG array 52 inherent in the axial compressor is integrated or assembled on the front of the foil pressure face, and such a structure is free-stream fluid-flow entering at an input rotational angle. Designed to convert a portion of the energy into a pair of strong counter-rotating CVG tip vortices that flow backwards from an array of axial compressor pressure CVG tips 54.

図4に示された統合されたCVG形態のバージョンは、一般的に繰り返しパターンの対称のオジバル−エッジの三角形態であり、そして、これらは、スパンを横切って、ブレード通路の端部−壁とフィレット内のステップと全体的なCVGジオメトリのLPT表面処理と実施例に対して、以前に教示されたものと同一の方式で構成されて変化し得る。   The version of the integrated CVG configuration shown in FIG. 4 is generally a symmetrical Ogibal-edge triangular configuration in a repeating pattern, and these cross the span and end-wall of the blade path The steps in the fillet and the overall CVG geometry LPT surface treatment and embodiments can be configured and varied in the same manner as previously taught.

オプションであるステップ−渦流拡張溝55と、チップ−渦流拡張溝56と、ステップせん断ガイド57は、LPTステージに対して教示されたように、ステップ渦流能力を改善するために両フェイスに統合され得る。   Optional step-vortex extension groove 55, tip-vortex extension groove 56, and step shear guide 57 can be integrated into both faces to improve step vortex capability, as taught for the LPT stage. .

サージまたは流動分離マージンは、延びた層流性能と抗力減少によって、LPTステージでのように詳細な流体−流動改善物と共に、フォイルストールAoA能力を基本的に延ばす統合されたCVGを付加することにより向上する。さらに、圧縮機の改善は、不利な圧力勾配流動速度の減少と流動分離バブルの影響を受ける、特に、後方サクション−フェイス領域で、BLの最も低いレベル内に低い抗力の流体−流動噴射能力を提供するようにCVGの独特な能力を使うことで可能である。   Surge or flow separation margins are achieved by adding an integrated CVG that basically extends the foil stall AoA capability, along with detailed fluid-flow improvements, such as in the LPT stage, with extended laminar flow performance and drag reduction. improves. In addition, compressor improvements are affected by adverse pressure gradient flow velocity reductions and flow separation bubbles, especially in the rear suction-face region, with low drag fluid-flow injection capability within the lowest level of BL. It is possible by using the unique capabilities of CVG to provide.

簡略にするために、単に一つの完全な例のオプションの流体噴射キャビティ58がCVGチップの間に統合され、最適に構成されて図示され、そして、これは、下流BLのより多くの流動活性化を付加するために、定義された圧力と質量−流動速度で3D−角のあるジェット流動噴射ポート59から適切に活性化された流体−流動と共に供給される。これは、高いブローイング及び流動モメンタム比でジェット−リフトオフを回避し、いかなるLE馬蹄または腎臓形状渦流も最小化するために、CVGステップに対して出口高エネルギー流動の初期下方ベクトルを利用し、横方向及び流動方向にジェット流動ストリームを広げるのに役立つ。流体噴射キャビティ58とジェット流動噴射ポート59の多数の例は、フォイルサクション表面を横切って分布され得、噴射プレナム60の例において、噴射流体の加圧供給部に連結される。流体伝達ポート61と低い抗力流体収集特徴部64は、局部ジェット流体ソースを提供するように噴射プレナム60及び/又はチップ収集ポート63に連結され得る。ジェットとプレナム流体−流動増加能力は、LPTステージと同一の方式で構成される。また他のソースから流体の進入は、流体密度を増加させるために選択的に事前に冷却され得る、例えば、後方ステージ圧縮機ブリード空気のような代替のジェット流体ソースに、ルートまたはチップで連結される噴射プレナム60の例で可能である。   For simplicity, only one complete example optional fluid ejection cavity 58 is shown integrated and optimally configured between the CVG chips, and this represents more flow activation of the downstream BL. Is supplied with appropriately activated fluid-flow from a 3D-angular jet flow injection port 59 at a defined pressure and mass-flow velocity. This utilizes the initial lower vector of the exit high energy flow for the CVG step to avoid jet-liftoff at high blowing and flow momentum ratios and minimize any LE horseshoe or kidney shape vortex, And help to spread the jet flow stream in the flow direction. Numerous examples of fluid ejection cavities 58 and jet flow ejection ports 59 can be distributed across the foil suction surface and, in the example of an injection plenum 60, are coupled to a pressurized supply of jet fluid. The fluid transfer port 61 and the low drag fluid collection feature 64 may be coupled to the injection plenum 60 and / or the tip collection port 63 to provide a local jet fluid source. The jet and plenum fluid-flow increasing capability is configured in the same manner as the LPT stage. Also, fluid ingress from other sources can be selectively pre-cooled to increase fluid density, routed or tip connected to alternative jet fluid sources such as rear stage compressor bleed air, for example. This is possible with the example of the injection plenum 60.

LPTに対する統合されたチップ−端部CVGアレイ48と等価であるチップ−端部CVGアレイ62は、ブレードセクションが非常に薄くても、圧縮機チップ−シールシュラウドに向き合うチップに使われ得る。   The tip-end CVG array 62, which is equivalent to the integrated tip-end CVG array 48 for LPT, can be used for tips facing the compressor tip-seal shroud even though the blade section is very thin.

軸流圧縮機に対するこれらの改良は、一般的にLPTステージについて教示されたこの方法と構成を反映し、そして改善されたサージ抵抗マージン、増加したステージ圧力比、増加した回転−角度、より軽量で低いコストの圧縮機ステージの組み合わせを許容する。圧縮機がエンジンで消費されるエネルギーの約60%を吸収するので、これらのステージでの効率改善物は、全体エンジン効率及びエンジンSFCに大きな影響を与える。   These improvements to the axial compressor generally reflect this method and configuration taught for LPT stages, and improved surge resistance margin, increased stage pressure ratio, increased rotation-angle, lighter weight Allow low cost compressor stage combinations. Since the compressor absorbs about 60% of the energy consumed by the engine, efficiency improvements at these stages have a significant impact on overall engine efficiency and engine SFC.

ファンステージ:ファンカスケードは、例えば、HPT/LPTカスケードよりさらに低い温度で典型的に動作し、さらに大きく、またさらに高いCVGステップ高さを必要とし、LPCまたはHPCブレードのように微細なLEセクションを有しない。図5は、ブレードLE領域内に典型的に設けられ、湾入した付着型チタンまたは他の金属LE EPSストリップ71により、ブレードLE部分で腐食から保護される特有のファンブレードサクション−フェイス70の輪郭詳細図を示す。流動外乱を最小化するために、金属EPS転移部72は、転移ジョイントエッジに必須に接触しているが、動作時、不可避に非常に小さなギャップが不利なBLトリッピング(tripping)機会を発生させるように開放され、そして、これらのコンポーネント転移部を通過する腐食性破片は、ファンカスケードエネルギー効率を減少させ、時間に対する臨界の層流流動性能をさらに損傷させ得る、LE後方にブレード表面からペイント保護物と材料を腐食させる傾向にある。   Fan stage: The fan cascade, for example, typically operates at a lower temperature than the HPT / LPT cascade, requires a larger and higher CVG step height, and uses a fine LE section like an LPC or HPC blade. I don't have it. FIG. 5 shows the profile of a unique fan blade suction-face 70 typically provided in the blade LE region and protected from corrosion at the blade LE portion by a pierced adhesive titanium or other metal LE EPS strip 71. Detailed view is shown. In order to minimize the flow disturbance, the metal EPS transition 72 is in essential contact with the transition joint edge, but in operation, a very small gap inevitably causes a disadvantageous BL tripping opportunity. And corrosive debris passing through these component transitions can reduce fan cascade energy efficiency and further damage critical laminar flow performance over time, paint protector from blade surface behind LE And tends to corrode materials.

CVG処理されたブレード73は、CVG EPSオーバーレイ74を有する圧力−フェイス上に示され、このオーバーレイは、現在のファンブレードカスケードに要求される他のブレード変形なしに、現在の変形されていない項目70と71上に結合され得る。このCVG EPSオーバーレイ74は、ファンブレード抗力と入力トルクと与えられた推力に対して要求されるエンジンパワーを低くし、オフ−デザイン条件で流動崩壊に対する改善された応答と抵抗のためのより高いストールAoAを提供し、(SBLIラムダ−フットBL分離メカニズムを崩壊させるためにCVGチップ−渦流を使うことによって)ファンブレードチップで超音速流体−流動衝撃と損失を減少させ、消耗品であってオプションであるフィールド交替可能な要素でブレード腐食を減少させるためにサクションと圧力フェイスの両方で作動する。SBLIラムダ−フットBL分離メカニズムと現象を崩壊させるためにCVGチップ−渦流を利用することは、また延びたAoAと再層流化抗力減少を提供しながら、十分な渦流状態を誘発するいかなる実現可能な流体−流動渦流とReでも全ての他のフォイル、ブレード及び流体−流動ボディ表面上で実行可能である。   A CVG treated blade 73 is shown on a pressure-face with a CVG EPS overlay 74, which overlays the current undeformed item 70 without any other blade deformation required for the current fan blade cascade. And 71 can be combined. This CVG EPS overlay 74 lowers the required engine power for fan blade drag and input torque and given thrust, and higher stall for improved response and resistance to flow collapse in off-design conditions Provide AoA and reduce the supersonic fluid-flow shock and loss with fan blade tip (by using CVG tip-vortex flow to disrupt SBLI lambda-foot BL separation mechanism), consumable and optional Operates on both suction and pressure faces to reduce blade erosion with certain field replaceable elements. Utilizing the CVG tip-vortex to disrupt the SBLI Lambda-Foot BL separation mechanism and phenomenon, any feasible to induce sufficient vortex conditions while also providing extended AoA and relaminating drag reduction Even fluid-flow vortices and Re can be performed on all other foils, blades and fluid-flow body surfaces.

CVG EPSオーバーレイ74は、運営されるステップ高さで作動可能であり、そして、これは、CVGステップに対して後方への出口高エネルギー流動が、例えば、空気のような流体−流動よりさらに高い密度とモメンタムを有する、さらには初期の下向−ベクトルのポストステップ流動、破片及び砂等と共に後続するポスト−ステップ表面75上にあり、そして、下向を回転させるのに十分なエネルギーを有さず、続いてより精巧なブレードボディの明確なロフトと外側の遠心と二次流動下にあるようになることを意味する。このステップ後のペイントと材料に対する減少した表面腐食効果は、CVGで処理されたフォイルとボディ表面に対して実行可能である。   The CVG EPS overlay 74 can be operated at the operated step height, which means that the exit high energy flow backwards relative to the CVG step has a higher density than a fluid-flow such as, for example, air. And on the following post-step surface 75 with initial down-vector post-step flow, debris and sand etc. and not having enough energy to rotate down , Followed by a more elaborate blade body with a clear loft and outer centrifugal and secondary flow. The reduced surface corrosion effect on the paint and material after this step is feasible for CVG treated foil and body surfaces.

付加タイプのCVGオーバーレイ74は、要求される機械的及び熱的耐久性を有する弾性重統合、プラスチック、金属、セラミックコーティングされたサブストレート、炭素繊維、炭素−炭素、炭化ケイ素または金属繊維マトリックスまたはセラミックマトリックス複合材(CMC)または他の材料で作製され得、現在のブレードLEに空力学的に一致するようにいかなる成形プロセスによっても形成されて、ブレードまたは空力学的ボディ表面に結合され得る。CVG EPSオーバーレイ74は、単一CVG要素として形成され得るが、大きなスパンと曲面LEブレードに対しては、CVGが隣接したセクションで連続的に容易に適用されるように可変するジオメトリセクションに選択仕様で組み立てられ得る。いかなるブレード流体−流動不連続部も、最も好ましい結果を出すように、CVG付加以前に対を成さなければならない。   Additional types of CVG overlay 74 are elastic heavy-integrated, plastic, metal, ceramic coated substrates, carbon fiber, carbon-carbon, silicon carbide or metal fiber matrix or ceramic with the required mechanical and thermal durability It can be made of matrix composite (CMC) or other material, formed by any molding process to aerodynamically match the current blade LE, and bonded to the blade or aerodynamic body surface. The CVG EPS overlay 74 can be formed as a single CVG element, but for large spans and curved LE blades, select a geometry section that can be varied so that the CVG is easily applied continuously in adjacent sections. Can be assembled with. Any blade fluid-flow discontinuities must be paired prior to CVG addition to produce the most favorable results.

非対称または可変−ピッチ及びジオメトリのCVG構造を利用することは、CVG流動変更作用がスパンを横切って変化できるようにし、例えば、後続する局部衝撃波生成の領域で、CVGピッチは、SBLI効果を異にするためのチップ−渦流フィラメント例のより大きな密度を生成するように、この位置の周りにさらに微細になり得、そして、特に、単に抗力減少を最適化することにのみ集中しない。ボディ流体−流動衝撃を減少させることは、作動体制とオン−デザイン作動エンベロープ条件でエネルギー損失の減少及び/又は改善された領域(latitude)を許容する。   Utilizing an asymmetric or variable-pitch and geometric CVG structure allows the CVG flow modifying action to vary across the span, eg, in the region of subsequent local shock generation, the CVG pitch differs from the SBLI effect. It can become even finer around this location to produce the greater density of the tip-vortex filament example to do, and in particular does not concentrate solely on optimizing drag reduction. Reducing body fluid-flow impact allows for reduced energy loss and / or improved latitude in operating regime and on-design operating envelope conditions.

新たな設計のファンブレードフォイルまたはボディ表面は、従来技術のEPSコンポーネントに対して線形の保護LE鋸歯形状部なしに、そしてCVG改善物を十分に利用するように異に構成され得る。従来技術の金属LE EPSセクションがブレードボディ材料よりさらに厚いことがあるため、これは、CVGの利点を得るためにCVG EPSオーバーレイ74を適用する前に一部の重量節減を提供することができる。また他の新たな設計の選択は、さらに薄くて軽くなり得る、マッチングされる交替可能なCVG EPSオーバーレイ74と整列状態で重畳するLE体積内に部分ステップ−高さの統合されたCVGアレイを形成することである。   The newly designed fan blade foil or body surface can be configured differently without the protective LE sawtooth shape linear to the prior art EPS components and to fully utilize the CVG improvement. This can provide some weight savings prior to applying the CVG EPS overlay 74 to obtain the benefits of CVG, since the prior art metal LE EPS section may be thicker than the blade body material. Yet another new design choice forms a partial step-height integrated CVG array in the LE volume that overlaps in alignment with the matched interchangeable CVG EPS overlay 74, which can be thinner and lighter. It is to be.

新たな設計のファンブレードはまた、例えば、LPTブレードに対して加圧流体−流動ソース、プレナム及びジェット等と共に選択仕様で付加されたステップ−渦流拡張溝76、チップ−渦流拡張溝77、ステップせん断ガイド78及び流体−流動噴射キャビティ83の組み合わせから利益を得ることができる。これらは、圧力−フェイス上に図5bで単一例として示され、及び/又は、これらはまたサクションフェイスに適用され得る。これらの溝と構造は、過度なステップ高さとCVG厚さと重量を必要とすることなく、より広いコード上により大きな改善物とCVG整合及び整列マークを提供し、またCVG EPSオーバーレイ74、及び/又は、いかなる付加の統合されたCVGステップ構造物のゲインに対しても付加の分離制御の可能性を許容する。これはまた、下流フォイルまたは空力学的ボディ表面設計に対するステップ高さの影響を最小化する。   The newly designed fan blades also include step-vortex expansion grooves 76, tip-vortex expansion grooves 77, step shears, which are added to the LPT blade, for example, with a pressurized fluid-flow source, plenum, jet, etc. Benefits can be obtained from the combination of guide 78 and fluid-flow injection cavity 83. These are shown as a single example in FIG. 5b on the pressure-face and / or they can also be applied to the suction face. These grooves and structures provide greater improvements and CVG alignment and alignment marks on wider cords without requiring excessive step height and CVG thickness and weight, and CVG EPS overlay 74, and / or , Allowing the possibility of additional separation control for any additional integrated CVG step structure gain. This also minimizes the step height effect on the downstream foil or aerodynamic body surface design.

ファンブレード抗力とブレードトルク入力を、例えば、約−10%減少させる統合されたCVGとEPSストリップ組み合わせは、SFCと効率で大きな改善を提供するが、これは、近代のファンディスクが高温セクションノズル推力より典型的に5−10倍以上の冷却バイパス−ノズル推力出力を有するためである。   The integrated CVG and EPS strip combination, which reduces fan blade drag and blade torque input, for example, by about -10%, offers a significant improvement in SFC and efficiency, which is why modern fan disks are hot section nozzle thrust This is because the cooling bypass-nozzle thrust output is more typically 5-10 times or more.

LE設計組み合わせの交替可能で除去可能なCVG EPSコンポーネントは、また後続するブレード表面をさらによく保護し、そして、LE摩耗が蓄積されるにつれ、このコンポーネントがブレードの最も敏感な部分のうち一つで流体−流動とBLを崩壊させるため、検査状態での取り替えが価値があって助けられる。   The replaceable and removable CVG EPS component of the LE design combination also better protects the following blade surface and, as LE wear accumulates, this component is one of the most sensitive parts of the blade. In order to disrupt fluid-flow and BL, replacement in the test state is valuable and helps.

新たな設計のCVG処理されたブレード73は、トレーリングエッジ(アフトに向き合うチップ)の後方、前方のコードに統合された対称または非対称の鋸歯形状のTE CVGアレイ79を有することができ、この表面に統合されたCVGステップの鋸歯形状部は、このような薄くて高い応力のTE領域でボディ強度、質量分布、フラッタ(flutter)マージンと空力弾性を不利に損傷させない。ボディ圧力−フェイス上で、流体−流動は、TEに近接するまで、またはTEで分離されないように設計され得るため、この領域でCVGは、厚くなるBLを有するが、TE領域表面厚さにより制限された、設計されたステップ高さで作用するために、合理的な流体−流動モメンタムを有する。   The newly designed CVG treated blade 73 can have a symmetric or asymmetric sawtooth TE CVG array 79 integrated in the cord behind and in front of the trailing edge (the tip facing the aft). The CVG step sawtooth shape integrated into the body does not adversely damage body strength, mass distribution, flutter margin and aeroelasticity in such a thin, high stress TE region. Body pressure-on the face, the fluid-flow can be designed to be close to the TE or not separated by the TE, so in this region the CVG has a thickening BL but is limited by the TE region surface thickness In order to work at the designed step height, it has a reasonable fluid-flow momentum.

上流CVG EPSオーバーレイ74は、より高いレベルの求心力の二次流動とCVG効果に起因して、TE領域に達するとき、一般的に拡張され、TE CVGアレイ79により若干外側に移動されるチップ−渦流を提供する。この場合、ボディウェーク流体−流動構造併合を定義し、制御するTE Kutta−Joukowski条件に近接して、移動される上流CVGチップ−渦流フィラメントは、効果的なボディ循環−定義された揚力に導きながら、TEウェーク渦流状態ベクトル−全体に合わせられる前にスパン方向に不利に回転する機会を得ることができない。TEアレイ79は、TEウェークにほぼ直接的に活性化されたチップ−渦流フィラメントを付加して、非対称CVG形態を付加的に使うことは、圧力とサクション表面のいずれか一つまたは両者からさらに特に低いAoAで幾何学的に制御されるCL変更を許容する、暗示された組み合わせのボディ−揚力チップ−渦流ウェーク方向または反対信号とマッチングされる直接的な渦流状態ベクトル和を許容する。このような方式でCVGは、ボディ流体−流動ウェークに影響を与えるように有用に使うことができる。これらの改善されたCVG EPS方法と、性能改善物の組み合わせは、流体−流動コンセプトと設計方法の範囲を共有する開放−ローターターボファンコンセプト、ヘリコプターローターと従来のプロペラブレードに価値のあるようにまた統合される。   The upstream CVG EPS overlay 74 is generally expanded and moved slightly outward by the TE CVG array 79 when reaching the TE region due to the higher level of centripetal secondary flow and the CVG effect. I will provide a. In this case, in close proximity to the TE Kutta-Jawkowski condition to define and control the body wake fluid-flow structure merge, the moved upstream CVG tip-vortex filaments lead to effective body circulation-defined lift. , TE wake vortex state vector—cannot get an opportunity to unfavorably rotate in the span direction before being fitted to the whole. The TE array 79 adds a chip-vortex filament that is activated almost directly to the TE wake, and additionally uses an asymmetric CVG configuration, more particularly from either one or both of pressure and suction surfaces. Allow direct eddy current state vector matching with implied combination body-lift tip-vortex wake direction or opposite signal, allowing geometrically controlled CL changes at low AoA. In this manner, CVG can be usefully used to affect the body fluid-flow wake. The combination of these improved CVG EPS methods and performance improvements is also valuable for open-rotor turbofan concepts, helicopter rotors and conventional propeller blades that share a range of fluid-flow concepts and design methods. Integrated.

この新規なTE CVGアレイ79配列は、Gliebeの‘240特許、Fritzの‘488特許、Vijgenの‘665特許、Shibataの‘436特許、Youngの‘319特許、Balzerの‘106特許等とは異なり、なぜなら、この配列は、本来のボディTEの前に、及びボディ範囲内に全体的にコンパクトに内在する表面構造及び処理物であり、そして、この配列は(渦流エネルギー損失だけを誘発する従来技術の非最適化された非表面渦流と異なり)アフトフェイシングCVGチップの間でBL流体−流動損失を減少させ、基本的に抗力−減少構造を使いながら流動ノイズを減少させるようにウェーク流動−混合を増加させ、ボディ−揚力循環を変更させるために作用し、そして圧力及び/又はサクションフェイスの両者に対して独立的に構成され得るためである。TE CVGアレイ79のアフトフェイシングチップを位置させ、オフセットさせることが可能であり、これらは、TEを直ちに越えて効果的に噛み合い、そして、これらがTEウェーク渦流状態で合わせられる前に最小の相互干渉を引き起こす。   This new TE CVG array 79 array is different from Gliebe's '240 patent, Fritz' 488 patent, Vijgen '665 patent, Shibata' 436 patent, Young '319 patent, Balzer' 106 patent, etc. Because this arrangement is a surface structure and treatment that is inherently compact and inherently within the body range and before the original body TE, and this arrangement (prior art that induces only eddy current energy loss). Unlike non-optimized non-surface vortexes) wake flow-mixing between aft-facing CVG tips to reduce BL fluid-flow loss and essentially reduce drag noise while using drag-reduction structures Acts to increase, change body-lift circulation, and pressure and / or suction Scan is because that can be independently configured for both. The TE CVG array 79 aft facing tips can be positioned and offset so that they effectively mesh immediately beyond the TE and minimal interrelation before they are mated in TE wake vortex conditions. Cause interference.

サクションフェイスは、TE CVGアレイ79を使うことができるが、低いエネルギーまたは分離バブルまたは流体−流動分離を有する、厚さを有するアフトBL領域を誘発するより大きなAoAで効率は落ちる。これらのCVG改善物は、ここに教示されたように、利得を得るために同一の方式でニュートン流体−流動で非回転フォイルと表面ボディにより効果的に、及びいかなる回転に対しても一般的に使うことができる。   The suction face can use the TE CVG array 79, but is less efficient at larger AoAs that induce a thick aft BL region with low energy or separation bubbles or fluid-flow separation. These CVG improvements, as taught herein, are more effective with non-rotating foils and surface bodies with Newtonian fluid-flow in the same manner to gain, and generally for any rotation. Can be used.

ファンブレードチップコードセクションは、ファンチップ−シールシュラウドに向き合うチップにおいて、LPTに対する統合されたチップ−端部CVGアレイ48と等価である、チップ−端部CVGアレイ82を使うのに十分な厚さを有する。付加的に温度に対するファン−チップ対シュラウド間隙の変化は、タービンセクションより少なく、チップ−端部CVGは、ファンチップに近接した表面上でナセル(nacelle)−ダクティングBL流動制御で役立つ。   The fan blade tip code section should be thick enough to use a tip-to-end CVG array 82, equivalent to the integrated tip-to-end CVG array 48 for LPT, at the tip facing the fan tip-seal shroud. Have. Additionally, the fan-tip to shroud gap change with temperature is less than the turbine section, and the tip-end CVG is useful in nacelle-ducting BL flow control on the surface proximate to the fan tip.

多くのフォイルまたはボディ設計において、Cと、C対Cの比率を変更し、C比率を低くするために、よく知られたガーニータブ(Gurney Tabs)を使おうとする多くの作業試みがあったが、この理論的な作業は、実際のRe値でニュートン流体−流動でフォイルとボディに適用されるタブの衝撃を不正確に予測する傾向にある。3D形状のブロックのような弾性重統合の揚力強化タブ、eLET 80は、TEに近接したCVG処理されたブレード73の圧力−フェイスの略中間−スパンで結合されて示される。eLET 80は、これに限定されるものではないが、総スパンの15%〜30%のスパン幅の一部で典型的に最も好ましく作製され、そして、流体−流動速度と揚力寄与度が重要になる、回転ボディ上のチップから内側に使われる。eLET80は、この値に制限されることはないが、局部コード幅の0.5%〜3%の間の高さでブロック、ベーンまたはデュアル−ベーン構造として典型的に構成され得る。TEからeLET 80のセットバック(setback)は、一般的には装置高さの約0%〜500%となり、最善の結果は、装置高さの典型的には−100%のセットバックに対してである。 In many of the foil or body design, and C L, and change the ratio of C L versus C d, in order to lower the C d ratio, a lot of work attempts to use a well-known Ganitabu (Gurney Tabs) However, this theoretical work tends to inaccurately predict the impact of tabs applied to foils and bodies with Newtonian fluid-flow at actual Re values. An elastic heavy-integrated lift-enhanced tab, eLET 80, such as a 3D-shaped block, is shown coupled at approximately the middle-span of the pressure-face of the CVG treated blade 73 proximate to the TE. eLET 80 is typically but most preferably made with a portion of a span width of 15% to 30% of the total span, and fluid-flow velocity and lift contribution are important. Used from inside the tip on the rotating body. The eLET 80 is not limited to this value, but can typically be configured as a block, vane or dual-vane structure at a height between 0.5% and 3% of the local code width. The setback from TE to eLET 80 is typically about 0% to 500% of the device height, and the best results are for a setback of typically -100% of the device height. It is.

eLET 80は、eLET80とTEエッジ位置との間に積もって捕獲された強い逆回転渦流のスパン方向セットを発生させるのに作用する。これらの横断する渦流フィラメントは、サクション−フェイスTE流動に作用し、TEで下方にこの流動を偏向させる傾向にあり、そして局部のスパンセクションTE utta−Joukowski条件を変更する。この付加的なTE下方流体−流動加速は(BL乱流領域厚さと抗力を減少させる)不利なサクション−フェイス圧力回復勾配を有益に変更させ、また局部コードAoAと揚力を効果的に増加させるように作用する。   The eLET 80 serves to generate a spanwise set of strong counter-rotating vortices trapped between the eLET 80 and the TE edge position. These transverse vortex filaments act on the suction-face TE flow, tend to deflect this flow downward at the TE, and change the local span section TE utta-Jawkowski condition. This additional TE downward fluid-flow acceleration beneficially changes the adverse suction-face pressure recovery gradient (which reduces BL turbulent zone thickness and drag), and effectively increases the local code AoA and lift. Act on.

eLET 80は、フォイルまたはボディのアフトとTEセクションで過度な質量を付加せず、安定性を減少させず、マージンを振らないように、柔軟で強く低い−質量の弾性重統合材料として実行され、TEで下に置かれたボディに対して効果的に機械的に透明になる。加えて、プロペラ、ローターやブレードのような基本的に必須−可撓性フォイルの空力弾性効果と振動力学に起因して、TE領域に付加される非順応質量は、全体付着表面領域に対して分布するように強い加速力を接着体で十分に荷重−共有するように許容し、前進するスリップポイントで接着剤を集中させない、分布された、そして非集中の局部接着結合のせん断力なしに信頼性よく付着できない。このような理由から、非順応材料(言い換えれば、非弾性重統合)は、このような挑戦的な環境で付加するのに問題があり、そして、一旦行われると、強いボディ材料疲労イシューを発生させる、下に置かれたボディに対する振動応力集中と曲げの問題点を発生させる。類似した分岐するトレーリングエッジ(DTE)構造の作製は、同一の実世界の挑戦に直面することとなる。   eLET 80 is implemented as a flexible, strong, low-mass elastic heavy-integrated material so as not to add excessive mass in the foil or body aft and TE sections, reduce stability, and not swing margins, Effectively transparent to the body placed under TE. In addition, essentially essential such as propellers, rotors and blades-due to the aeroelastic effect and vibration mechanics of the flexible foil, the non-compliant mass added to the TE region is Reliable without shear forces of distributed and non-concentrated local adhesive bonds, allowing a strong acceleration force to be distributed to allow sufficient load-sharing in the adhesive and not concentrating the adhesive at the forward slip point Cannot adhere well. For this reason, non-compliant materials (in other words, inelastic heavy integration) are problematic to add in such challenging environments and, once done, produce strong body material fatigue issues. The problem of vibration stress concentration and bending on the underlying body is generated. The creation of similar branching trailing edge (DTE) structures will face the same real-world challenges.

eLET 80の一つ以上の例の小さな長さセクションは、正常に−不利に捕獲されたスパン方向の渦流フィラメントが、これらが蓄積され、流体−流動質量を出す必要があって拡張出口を有することを保障し、そしてこれはeLET 80が使われるとき、流体−流動の診断音響−署名として典型的に注目されている、略1,600Hzの比率で一般的に発生し、そして、セグメントまたはセクションのアプリケーション戦略を使うことで渦流フィラメント緩和経路の新たな重要性を教示する。eLET 80のそれぞれの例において、追加改善物はユニットを通してほとんどコード方向の部分的なセクション−カットを作製し、機械的な損傷が部分セクションに制限され、リップ−ストップ機能を効果的に提供するものである。   The small length section of one or more examples of eLET 80 is that normally-unfavorably trapped spanwise vortex filaments have extended outlets where they must accumulate and exit fluid-flow mass And this typically occurs at a rate of approximately 1,600 Hz, which is typically noted as a fluid-flow diagnostic acoustic-signature when eLET 80 is used, and of a segment or section Teaching the new importance of vortex filament relaxation pathways using application strategies. In each instance of eLET 80, an additional improvement creates a partial section-cut that is mostly in the cord direction through the unit, and mechanical damage is limited to the partial section, effectively providing a rip-stop function. It is.

内側端部または外側端部を支持するeLET 80の形態に対する非常に若干の角度は、渦流フィラメント流出が、最終のボディ−循環及び揚力を発生させる統合された渦流ベクトルに加算または減算としてTEウェークに合わせられるとき、あるボディ端部から好ましく外れる方向に制御され得るようにする。eLET 80ボディ、例えば、中心から両側上で若干後に曲げることは、中央の横断する渦流が揚力改善のために洗流を増加させるように作用しながら、eLET 80により処理される流体−流動質量の幾何学的な部分として制御されるように、ストリーム方向の渦流フィラメントがTEウェーク内に外れて均衡を取るようにする。   The very slight angle to the form of eLET 80 that supports the inner or outer end is that the vortex filament outflow is added to or subtracted from the TE wake as an integrated vortex vector that generates the final body-circulation and lift. When aligned, it can be controlled in a direction that preferably deviates from one body end. The eLET 80 body, for example, bending slightly back on both sides from the center, allows the fluid-flow mass to be processed by eLET 80 while the central transverse vortex acts to increase wash flow to improve lift. In order to be controlled as a geometric part, the vortex filaments in the stream direction are allowed to fall out of the TE wake and balance.

eLET 80は、CVG EPSオーバーレイ74またはTE CVGアレイ79を持って、またはなしに使うことができるが、動的な安定性の理由のために、少なくとも統合のCVG法とCVG EPSオーバーレイ74を組み合わせて使うことが好ましい。TE CVGアレイ79は、以前に適用されるか、またはeLET80例の間のセクションに使うことができる。eLET 80の一例の間に二つが示されるTE CVGアレイ79例である図5bの構成は限定されないが、CVGが他の特徴と組み合わせてスパンまたは表面の一部を横切って構成され得ることを示す。   The eLET 80 can be used with or without the CVG EPS overlay 74 or TE CVG array 79, but for reasons of dynamic stability, combine at least the integrated CVG method and the CVG EPS overlay 74. It is preferable to use it. The TE CVG array 79 has been applied previously or can be used for sections between eLET 80 examples. The configuration of FIG. 5b, which is an example of a TE CVG array 79 with two shown between one example of eLET 80, is not limited, but illustrates that CVG can be configured across a span or part of a surface in combination with other features. .

チップアンローディングeLET 81は、ブレードサクション−フェイス70のチップTEで小さなタブとして示され、このフォイル領域でコードセクションのAoA揚力を減少させるように付加され得、そして圧力フェイスからサクションフェイスまでのチップ−渦流流動に対する大きな障害がない、特に開放ブレード上にフォイルチップ−渦流を大きく変形させるように作用する。ヘリコプターローターブレードの場合に、このタブバージョンは、大きく荷重を受けるチップの内側にスパン方向荷重を増加させるように作用し、減少及び遅延された局部チップ−渦流は、ディスク流動内に外れ、ブレード渦流相互作用(BVI)の転移力荷重、外乱と音響署名の生成にあまり影響を受けない。内側にディスクを積載することは、フォイルの構造上、揚力曲げモーメントとスパン方向変形荷重の一部をまた軽減させる。   The tip unloading eLET 81 is shown as a small tab on the blade suction-face 70 tip TE and can be added to reduce the AoA lift of the code section in this foil area, and the tip from the pressure face to the suction face- There is no major hindrance to vortex flow, especially on the open blade, which acts to greatly deform the foil tip-vortex flow. In the case of helicopter rotor blades, this tab version acts to increase the spanwise load inside the heavily loaded tip, and the reduced and delayed local tip-vortex flows out into the disk flow and the blade vortex flow Less susceptible to interaction (BVI) transfer force loads, disturbances and generation of acoustic signatures. Loading the disc on the inside also reduces part of the lift bending moment and span deformation load due to the structure of the foil.

eLET 80のLEの前方−ステップ進入フェイスで誘発されるスパン方向渦流は、アフト−ステップフェイス渦流により密接にマッチングされ、従って、かなり衝撃を与える流体−流動渦流とRe値で接着ボンド結合能力に挑戦するように、eLET 80上に予想できなかった最小のコード方向の圧力またはアフト力荷重が実際あるようになる。入口及び出口スパン方向渦流フィラメントは、予想される進入流体−流動の動的な衝撃−圧力から弾性重統合のTE質量と大体均衡を取り、このTE質量を効果的に保護する。この結果は、一次接着挑戦が強い放射状加速であるということである。航空機プロペラに対するテストは、例えば、Lycoming IO−540エンジンとHartzell可変ピッチ(VP)プロペラ組み合わせに対する約−18%のエネルギー節減減少に対して、例えば、巡航SFCの12ghp〜10ghp減少として可能な一般的に類似した材料能力と性能変形を立証する。   eLET 80 LE forward-step entry face induced span vortex is closely matched to aft-step face vortex, thus challenging adhesive bond bonding capability with highly shocking fluid-flow vortex and Re value As such, there will actually be a minimum cord-wise pressure or aft force load that could not be expected on eLET 80. The inlet and outlet spanwise vortex filaments roughly balance and elastically protect the TE mass of elastically integrated TE from the expected ingress fluid-flow dynamic shock-pressure. The result is that the primary adhesion challenge is strong radial acceleration. Tests for aircraft propellers are generally possible, for example, as a 12ghp to 10ghp reduction in cruise SFCs, for example, for an approximately -18% reduction in energy savings for a Lycoming IO-540 engine and a Hartzell variable pitch (VP) propeller combination. Demonstrate similar material capability and performance deformation.

これらの高い加速度と流体−流動速度場(filed)でeLET 80として適用される弾性重統合材料は、従来技術に対比して新規で、半直観的であるが、しかし、実際の使用が正当であると認められることを示す明らかな改善物と新規な能力がある。飛行中の表面着氷の場合において、eLET 80材料は順応し、そして、ここで荷重は単に薄い層の水分結氷の付着能力を越えるので、氷の転移強化と一定の外れを許容して、もっとも大きな構造的な威嚇はこれらがプロペラ性能に大きく影響を及ぼす前に小さな蓄積物を連続して剥がす内側氷防止システムから外れたLE氷から来るようになる。順応的で剛健な変形と弾性の形状復旧特性、そしてeLET 80に対するセクションのリップ−ストップ損傷に抵抗するアプリケーション方法論は、ブレード、ローター、ファンディスク及びプロペラ等のようなフォイルとボディ表面に対して新たな設計能力を許容する。   The elastic heavy-integrated material applied as eLET 80 with these high accelerations and fluid-flow velocity fields is novel and semi-intuitive compared to the prior art, but is practically valid There are obvious improvements and new abilities that prove to be. In the case of in-flight surface icing, the eLET 80 material adapts, and here the load simply exceeds the ability to deposit moisture in a thin layer, allowing for enhanced ice transfer and constant detachment, most Large structural threats come from LE ice that deviates from the inner ice protection system that continuously strips small deposits before they significantly affect propeller performance. Adaptive and rigid deformation and elastic shape recovery characteristics and application methodology to resist section lip-stop damage to eLET 80 are new to foil and body surfaces such as blades, rotors, fan disks and propellers. Tolerant design capability.

ファンステージの後方及び圧縮機入口の前方のIGVは、また抗力を減少させるようにアッド−オンまたは内在されたCVGを使うことができ、延びたAoA能力は、機械的なIGV運動が流体−流動を動的に失速しないように保障する。ファン出口の冷却ダクト流動を渦巻きがないようにする冷却セクションダクティングに導くステータブレードは、抗力を減少させ、AoAを延長させるように、またCVGを使うことができる。例えば、圧縮機と燃焼器出口と他の空力学的支持部と荷重支持ストラットで付加的なIGVは、いかなる流体−流動表面に対しても既に開示された同一の利点を有してCVGを使うことができる。   The IGV behind the fan stage and in front of the compressor inlet can also use add-on or built-in CVG to reduce drag, and the extended AoA capability allows mechanical IGV motion to be fluid-flowing. To ensure that it does not stall dynamically. Stator blades that lead to cooling section ducting that eliminates the swirling fan duct cooling duct flow can reduce drag and extend AoA, and can also use CVG. For example, additional IGVs in the compressor, combustor outlet, other aerodynamic supports and load bearing struts use CVG with the same advantages already disclosed for any fluid-flow surface. be able to.

圧力−フェイスピックアップまたは例えば冷却圧縮機ブリード−空気のような他の流体ソースからの表面流動増加は、既に注目されるLPTカスケードに対して、ファンブレード、作動AoAと抗力性能を改善するために、より大きなファンブレードで合わせられたLPTジェット流体噴射ポート37、流体−流動噴射キャビティ36及び噴射プレナム38と等価である構造と共に新たな設計のファンブレードに対してまた使うことができる。ジェット流体噴射ポートを増加させるこのような統合されたCVGアレイ方法はまた適切なジオメトリスケーリングを有する新たな設計のヘリコプターローターブレード、プロペラ及びさらには固定されたフォイルまたは羽根表面にまた拡張され得る。   Increased surface flow from pressure-face pickup or other fluid sources such as cooled compressor bleed-air to improve fan blades, operating AoA and drag performance over the LPT cascade already noted It can also be used for newly designed fan blades with structures equivalent to LPT jet fluid injection port 37, fluid-flow injection cavity 36 and injection plenum 38 combined with larger fan blades. Such an integrated CVG array method of increasing jet fluid injection ports can also be extended to newly designed helicopter rotor blades, propellers and even fixed foil or vane surfaces with appropriate geometry scaling.

改善のためにCVGを使ったジェットエンジンパワー−コア(圧縮機、燃焼器及びタービン)は、(従来技術として)ジェット冷却ダクト推力のためのファンディスクカスケードを駆動するようにLPT出力−シャフティング(または、類似したパワー抽出ステージ)を使用するか、例えば、冷却、天然ガスパイプラインまたは精製所のような産業スケールの化学処理システムに用いられるプロペラ、ローターシステム、電力発電機、ポンプまたは圧縮機のように、外部負荷または変速機駆動装置を駆動するためにターボ−シャフト構成で形成され得る。   Jet engine power-cores (compressors, combustors and turbines) using CVG for improvement (as prior art) LPT output-shafting (to drive the fan disk cascade for jet cooling duct thrust) Or similar power extraction stages) or like propellers, rotor systems, power generators, pumps or compressors used in industrial scale chemical processing systems such as cooling, natural gas pipelines or refineries In addition, it may be formed in a turbo-shaft configuration for driving an external load or transmission drive.

HPTタービンブレード:図6aと6bは、深い反作用−バケットタイプのフォイルセクションを有するHPTブレード90の代表図であり、そして、燃焼器から進入する流体−流動からエネルギーを抽出して上流圧縮機ステージまたは負荷に動力を供給するために、既に教示されたLPTブレードのような同一の方式で作動する、取り付けられたコンポーネント、または内在されて統合された上部フェイスCVGアレイ91と統合された下部フェイスCVGアレイ109を有する。統合されたHPT CVGは、流体−流動分離/乱流を減少させ、また熱負荷をミックス−ダウンするようにAoA拡張と抗力の減少のために構成される。ベース金属に作製される統合されたCVGは、最も大きなHPTブレード強度を提供するが、多重−パートのHPTブレードが全ての要求される他の特性を提供するように製作され得るため、カスケードで新規設計のHPT LEに連動する適した炭化−ケイ素または金属繊維マトリックスまたはセラミックマトリックス複合材(CMD)3D構造を含む高温のLE CVGアレイを有することがまた可能である。   HPT Turbine Blade: FIGS. 6a and 6b are representative views of an HPT blade 90 having a deep reaction-bucket type foil section and extract energy from the fluid-stream entering from the combustor to either the upstream compressor stage or Installed components that operate in the same manner as previously taught LPT blades to power a load, or a lower face CVG array integrated with an integrated integrated upper face CVG array 91 109. The integrated HPT CVG is configured for AoA expansion and drag reduction to reduce fluid-flow separation / turbulence and to mix-down the heat load. Integrated CVG made in the base metal provides the greatest HPT blade strength, but is new in the cascade as multi-part HPT blades can be fabricated to provide all the other required properties It is also possible to have a high temperature LE CVG array that includes a suitable silicon carbide or metal fiber matrix or ceramic matrix composite (CMD) 3D structure that works with the HPT LE of the design.

IGVまたは第1のHPTステータと第1のHPTローターディスクに対して、燃焼器出口温度は典型的にニッケル超合金溶融点以上であるので、これらの表面は、流体冷却される。冷却ジェット根源93は、ステータとローターブレードのLEに位置し、根源冷却プレナム94から冷却流体(典型的には、例えば摂氏−650度のクーラーでのHPCブリード空気)が供給される。この根源は、フォイルLEを冷却させて保護するために十分な角のあるジェットと流動質量を有し、次に、この冷却流体は、付加的な表面冷却を提供し、フォイルウェーク内へのヒート−フラックスと熱負荷を拒否するために、圧力及びサクションフェイス周囲に分けられて流動する。フォイル表面は、最も低い局部温度であり、そして、フリーストリーム流体−流動内にBLでさらに高く移動して、温度が燃焼器ピーク温度に近接して上がるようになる。分離乱流と流体−流動分離バブルのようなフォイルまたはボディ表面上のいかなる過度な乱流も、さらに高い熱流体と温度層を典型的にミックス−ダウンし、安全に表面を冷却するように除去されなければならないヒートフラックスを増加させる。   For the IGV or first HPT stator and first HPT rotor disk, the combustor exit temperature is typically above the nickel superalloy melting point so that these surfaces are fluid cooled. The cooling jet root 93 is located at the LE of the stator and rotor blades and is supplied with cooling fluid (typically HPC bleed air at a cooler of, for example, -650 degrees Celsius) from the root cooling plenum 94. This source has sufficient angulated jets and flow mass to cool and protect the foil LE, which then provides additional surface cooling and heat into the foil wake. -Flows divided around pressure and suction face to reject flux and heat load. The foil surface is at the lowest local temperature and moves higher in the free stream fluid-flow at BL, causing the temperature to rise closer to the combustor peak temperature. Separation turbulence and fluid-flow Any excess turbulence on the surface of the foil or body, such as a separation bubble, is typically removed by mixing and cooling the hot fluid and temperature layers to cool the surface safely Increase the heat flux that must be done.

従来技術のフォイル表面は、付加の下流の角のある冷却ジェットアレイ内に移動する曲がりくねったギャラリーとプレナムで冷却する内部−フェイススキンと、また、内部ピングリッド107とTE冷却出口スロット92で付加的に冷却される。このような挑戦は、過度な乱流と熱ミックス−ダウンを発生させるジェット−リフトオフなしに適したジェット表面冷却流体−流動を有しなければならず、高温流体からの表面冷却と緩衝が効率的に拡散されなければならない。   Prior art foil surfaces include additional torsional galleries moving into additional downstream angular cooling jet arrays, plenum cooling inner-face skins, and inner pin grid 107 and TE cooling outlet slots 92. To be cooled. Such challenges must have jet surface cooling fluid-flow suitable without excessive turbulence and thermal mix-down, jet-lift-off, and efficient surface cooling and buffering from hot fluids Must be spread to.

CVGは、単に分離制御を向上させるために、LPTボディにオプションで用いられるように、最も低いBLレベルで効果的であり、よく拡散される冷却流体噴射を提供するための低い抗力方法を提供する。アフト−角のあるジェット流体噴射ポート95または測定オリフィスは、CVGチップ98の間に位置し、そして、アフト−フェイシングステップ97の後方表面で冷却流体−流動を例えば上部CVG冷却噴射プレナム104から流体−流動噴射キャビティ96内に運搬できる。形成されたキャビティ内に出るこのアフト角のある方式で冷却流体ジェットを付加することは、高いブローイング及び冷却流動モメンタム比でジェット−リフトオフを抑制するために、CVGステップの高いエネルギー流動の初期下向速度ベクトルを利用し、冷却流体ストリームを横方向に、そして下流BLの最も低いクーラーレベルで拡散させるのに役立つ。第2の下部CVG冷却噴射プレナム106はまた、HPTサクションフェイスと同一の方式で置かれた位置で、圧力または下部フェイスCVGアレイ109で、より高い圧力の冷却流体を、隣接したブレード表面とジェット流体噴射ポート95の例と、関連構造に運搬する。   CVG provides a low drag method to provide a well-diffused cooling fluid jet that is effective at the lowest BL level, as used optionally in LPT bodies, simply to improve separation control . An aft-angular jet fluid injection port 95 or measurement orifice is located between the CVG tips 98 and allows cooling fluid-flow to flow from, for example, the upper CVG cooling injection plenum 104 at the rear surface of the after-facing step 97. -Can be carried into the flow injection cavity 96; Adding a cooling fluid jet in this aft angle manner into the formed cavity reduces the initial downflow of high energy flow in the CVG step to suppress jet-liftoff at high blowing and cooling flow momentum ratios. Velocity vectors are utilized to help diffuse the cooling fluid stream laterally and at the lowest cooler level in the downstream BL. The second lower CVG cooling jet plenum 106 also provides higher pressure cooling fluid to the adjacent blade surface and jet fluid at the pressure or lower face CVG array 109 in the same position as the HPT suction face. Examples of injection port 95 and transport to related structures.

ステップ−渦流質量−流動を冷却させるために、付加のステップ−渦流冷却噴射ポート99がCVGバレー部の底に位置し得る。ヒートフラックスを下流表面に下ろすようにCVGチップ−渦流フィラメントに余分の冷却を提供するために、チップ−渦流冷却噴射ポート105は、CVGチップ98のベースに含まれ得る。内部の曲がりくねった冷却通路、乱流発生器、TEとチップ「スクィーラー」冷却排出及びピングリッド107のような他の従来技術は、HPT表面を冷却するために統合されたCVGと内部通路と内部スキン流動と共に用いられ得る。ヒートフラックスを除去する下部流動質量の最適化された冷却流体−流動の効率的な使用は、冷却流体−流動を得るための圧縮機入力エネルギーが必要であるため、エンジン効率を向上させる。このようなHPTステージで表面は、いかなる従来技術の酸化減少コーティングと、他の冶金方法と、低く高いサイクルクリープ(creep)のための合金等も使うことができる。   In order to cool the step-vortex mass-flow, an additional step-vortex cooling injection port 99 may be located at the bottom of the CVG valley. A tip-vortex cooling injection port 105 may be included in the base of the CVG tip 98 to provide extra cooling to the CVG tip-vortex filament to lower the heat flux to the downstream surface. Other prior art techniques such as internal tortuous cooling passages, turbulence generators, TE and chip “squealer” cooling exhaust and pin grid 107 are integrated CVG, internal passages and internal skins to cool the HPT surface. Can be used with flow. Efficient use of an optimized cooling fluid-flow with a lower flow mass to remove heat flux improves engine efficiency because compressor input energy is required to obtain the cooling fluid-flow. The surface of such an HPT stage can use any prior art oxidation reducing coating, other metallurgical methods, alloys for low and high cycle creep, and the like.

ステップ−渦流拡張溝100、チップ−渦流拡張溝101及びステップせん断ガイド102は、表面機械的な強度条件と設計ステップ大きさに対応して均衡を取るように、ステップ−渦流質量流動能力に対する調整を許容するために、HPTサクション及び/又は圧力CVGで(LPTセクションに対して)オプションで統合され得る。   Step-vortex expansion groove 100, tip-vortex expansion groove 101, and step shear guide 102 adjust for step-vortex mass flow capacity to balance the surface mechanical strength conditions and design step size. To allow, it can optionally be integrated with HPT suction and / or pressure CVG (for LPT section).

高いヒートフラックスからの付加の緩和は、例えば、LEセクションでTBCにより提供され得、これらの典型的なセラミック表面層コーティングは増加した質量とコーティング破砕の危険、保護損失及び表面消失の代価で、ヒートフラックスを減少させるように表面熱伝導性を減少させる。効率的な表面冷却と分散手段を提供する統合されたCVGとジェット/噴射キャビティで、CVGステップのフォイル下流のセクションは、TBCの大きな領域の付加される質量と複雑性をあまり必要としないようである。   Mitigation of addition from high heat flux can be provided by TBC, for example in the LE section, these typical ceramic surface layer coatings at the expense of increased mass and risk of coating crushing, loss of protection and surface loss. Reduce the surface thermal conductivity to reduce the flux. With integrated CVG and jet / injection cavities that provide efficient surface cooling and dispersion means, the foil downstream section of the CVG step does not seem to require much added mass and complexity in large areas of the TBC. is there.

カスケード通路とダクティング表面でのローター、ステータ端部−壁とフィレットの均衡において、フォイルに対して付加の低い−抗力のジェット流体噴射ポート冷却構造を提供するようにCVGをまた使うことが可能であり、そして、例えば、ブレード通路−渦流等による崩壊に抵抗する不利な二次流動の領域でBL下に冷却するための能力を付加する。フィレット表面は、これらの輪郭のある表面上でジェット流体噴射ポートを有するCVGを使うことができる。統合されたCVGチップ−渦流は、SBLI制御能力の測定をまた提供し、通路−渦流、衝撃及び二次流動を変更するように構成され得る。   CVG can also be used to provide an additional low-drag jet fluid injection port cooling structure for the foil at the balance of rotor, stator end-wall and fillet in cascade passages and ducting surfaces. Yes, and adds the ability to cool below BL in areas of adverse secondary flow that resists collapse due to, for example, blade path-vortex. Fillet surfaces can use CVGs with jet fluid ejection ports on these contoured surfaces. The integrated CVG tip-vortex also provides a measure of SBLI control capability and can be configured to alter the passage-vortex, impact and secondary flow.

圧力−フェイス上にTE冷却出口スロット92に近接した二次の統合されたCVGアレイ103は、ブレードウェークがブレードTEのすぐ前において、例えば、上部CVGアレイ91に近接して第2列として使われる統合されたCVGよりあまり悪影響を受けないため、ブレードウェークを最小化し、揚力/渦流状態を向上させるのに使うことができる。揚力とTE冷却強化タブアレイ108は、TE冷却出口スロット92前に付加され得、このようなオプションは、両ブレード有効AoAの変更を許容し、そしてアレイ103を有するか、または有さず、TEに沿ってスロット92冷却流動を拡散させるのに役立つ。このタブアレイ108は、図示されたように「曲げられたか」または角のあるタブを使うことができる。二次統合されたCVGアレイ103は、HPTブレードのサクション−フェイスにまた付加され得る。   A secondary integrated CVG array 103 on the pressure-face close to the TE cooling outlet slot 92 is used as the second row, for example, in front of the blade TE, close to the upper CVG array 91. Because it is less affected than integrated CVG, it can be used to minimize blade wake and improve lift / vortex conditions. A lift and TE cooling enhancement tab array 108 may be added before the TE cooling exit slot 92, such an option allows the modification of both blade active AoAs and with or without the array 103, the TE Along the slot 92 to help spread the cooling flow. The tab array 108 may use “bent” or angled tabs as shown. A secondary integrated CVG array 103 can also be added to the suction-face of the HPT blade.

中間圧力タービン(IPT)はまた冷却を必要とすることがあり、これらは、冷却及び抗力損失を改善するために、HPTブレードのように設計され得る。ここに示されたCVGと、関連設計特性は、最適な性能を提供するために、ブレードと表面設計の従来技術の方法と共に、任意の組み合わせ、例と位置に統合され得る。CVG処理されたHPTブレードは、有用に改善された流体−流動及び効率と共に、例えば、蒸気タービンでの実施例としてまた使うことができ、LE表面コーティング材料は、CVG構造とまた結合できる腐食防止物に用いられ得ることに注目する。CVGステップから下流の腐食粒子と材料のロフティングと除去は、また下流流動表面を保護するのに役立つ。蒸気タービンにおいて、進入する流体−流動は、燃焼器/蒸気ソースからであり、そして圧縮機は不要であって、大量で得られたタービンパワーは他の負荷を駆動することができる。   Intermediate pressure turbines (IPT) may also require cooling, which can be designed like HPT blades to improve cooling and drag losses. The CVG shown here and associated design characteristics can be integrated in any combination, example and location, along with prior art methods of blade and surface design to provide optimum performance. CVG treated HPT blades can be used again as an example in, for example, steam turbines, with usefully improved fluid-flow and efficiency, and LE surface coating materials are corrosion inhibitors that can also be combined with CVG structures. Note that it can be used for: Lofting and removal of corrosive particles and materials downstream from the CVG step also helps protect the downstream flow surface. In a steam turbine, the incoming fluid-flow is from a combustor / steam source, and no compressor is required, and the turbine power obtained in large quantities can drive other loads.

遠心圧縮機:最終HPCステージにおいて、例えば、ジェットエンジンである、多くのより小さな圧縮機とポンプ装置は、遠心タイプのインペラがコンパクトで、高い圧縮比、重量効率、堅固で低い複雑性の装置であるため、この遠心タイプのインペラを使う。軸流、混合−流動及び遠心圧縮機とポンプとの間に多くの流体−流動類似性があり、インペラ上の遠心ブレードやベーンカスケードは、出口の方にインペラ軸に沿ってルートとチップ直径を増加させ、出口流動は、下流ダクティング及び/又はディフューザー構造内に(部分的に軸流として)十分に放射状になるか、または混合され得る。   Centrifugal Compressors: In the final HPC stage, many smaller compressors and pumping devices, for example jet engines, are centrifugal type impellers with compact, high compression ratio, weight efficiency, robust and low complexity equipment For this reason, this centrifugal impeller is used. There are many fluid-flow analogies between axial flow, mixing-flow and centrifugal compressors and pumps, and centrifugal blades and vane cascades on impellers route and tip diameters along the impeller axis towards the outlet. Increasing, the outlet flow can be fully radial or mixed (partially as an axial flow) into the downstream ducting and / or diffuser structure.

遠心圧縮機(液状のニュートン流体−流動を採用時にはポンプ)は、流体−流動性能問題とエネルギー損失を引き起こす、インペラチップ、ディフューザーガイド−ベーン、ベーン(またはブレード)及び他の流動表面で、サクション−フェイス流動分離を経験し得る。多くのインペラベーンは、ブレード出口−角度で流体−流動分離応力を減少させるように、チップモメンタム転移及び流動に対してあまり攻撃的にならないように出口流動角度でアフト−スウェプト(aft−swept)される。   Centrifugal compressors (liquid Newtonian fluids—pumps when flow is used) are suction-impeller tips, diffuser guides—vanes, vanes (or blades) and other fluid surfaces that cause fluid-flow performance problems and energy loss— Face flow separation can be experienced. Many impeller vanes are aft-swept at the exit flow angle so as to be less aggressive to tip momentum transfer and flow, so as to reduce fluid-flow separation stress at the blade exit-angle. The

液状の水またはアンモニアのようなニュートン作動流体の低圧領域で流動分離または剥離バブルは、強い超音速衝撃と音響波から最終的に迅速なまたは超音速バブル−構造崩壊、キャビテーション及び潜在的な損傷のさらなる複雑性を付加しながら、連行する物理的なバブル構造で流体状態を液体状態から蒸気/ガス相への変化として自身を示す。   Flow separation or exfoliation bubbles in the low pressure region of Newtonian working fluids such as liquid water or ammonia will eventually cause rapid or supersonic bubbles from strong supersonic shocks and acoustic waves-structural collapse, cavitation and potential damage. While adding additional complexity, it presents itself as a transition from a liquid state to a vapor / gas phase with an entrained physical bubble structure.

遠心装置のサクション−フェイスと、他の流動表面上で流体−流動と流線に沿って統合されたCVGを付加することは、ガス相の流体−流動分離バブルの制御を許容し、以前にカスケードについて教示されたように、抗力と乱流BL流動損失を減少させる。サクション領域で液状の流体−流動において、微細なCVG渦流−フィラメントは、これらがキャビテーション損傷を引き起こし得る大きさに成長する前に、液体下にして蒸気−圧力転移で落す流体体積で形成して成長する蒸気バブルをインターセプトして崩壊させる。このバブル崩壊はまた、この結果的な衝撃エネルギーと音響署名を減少させ、渦流フィラメントが作動流体で衝撃圧力と音響波を拡散させ、反射して、そして減衰させるように作用する。   Adding a CVG integrated along the fluid-flow and streamline on the suction-face and other flow surfaces of the centrifuge allows control of the gas-phase fluid-flow separation bubble and previously cascaded Reduce the drag and turbulent BL flow losses. In fluid fluid-flow in the suction region, the fine CVG vortex-filaments grow and form with a fluid volume that drops under the liquid and vapor-pressure transition before they grow to a size that can cause cavitation damage. Intercept the vapor bubbles that do and collapse. This bubble collapse also reduces the resulting impact energy and acoustic signature, and the vortex filaments act to diffuse, reflect and attenuate the impact pressure and acoustic waves in the working fluid.

図7は、ほとんどの開放形態のインペラバージョンで見られる典型的な特徴を有する典型的な開放形態の遠心インペラ表面とハブ内部壁120を示す。この例は、圧縮機が入口流動ガイド121内で見たとき、反時計回りに回転するに伴い、インペラフォイルまたはインデューサ(inducer)ベーン122のアレイのLEに案内する中央インペラ入口流動ガイド121を有する。進入する軸流流体−流動は、インデューサ−ベーン122の軸流回転により行われ、ハブ内壁120を横切って加速されて連続し、次にベーン出口チップ128でより高いモメンタムと速度で放射状に出るようになり、明確化のために図示されない最終出力流体−収集法またはボリュート(volute)、ダクティング等で流体−流動を運搬する(明確化のために、単に一つの例だけ説明)オプションの固定ディフューザーガイドベーン129のアレイの方に越える。この図7例はまたインデューサベーン122で進入流動をより早くチョーキング(choking)しないようにさらなる分割ベーン132を使う。   FIG. 7 shows a typical open form centrifugal impeller surface and hub inner wall 120 with typical features found in most open form impeller versions. This example shows a central impeller inlet flow guide 121 guiding the LE of an array of impeller foils or inducer vanes 122 as the compressor rotates in a counterclockwise direction when viewed in the inlet flow guide 121. Have. The incoming axial fluid-flow is effected by the axial rotation of the inducer vane 122 and is accelerated and continued across the hub inner wall 120 and then exits radially at a higher momentum and speed at the vane outlet tip 128. Optional final output fluid-collection method or volute, ducting, etc. to transport fluid-flow (only one example described for clarity), not shown for clarity Cross towards the array of diffuser guide vanes 129. This example of FIG. 7 also uses an additional split vane 132 to not choke the incoming flow faster with the inducer vane 122.

統合された入口サクションCVGアレイ124は、ベーンのサクション−フェイス上に流体−流動が分離されないように(または液体に対して空洞化されないように)ベーン入口LE近くにインデューサベイン122部分のサクション側に内在できる。統合された下流サクションCVGアレイ125は、インペラジオメトリと流線が有益な作用のために許容されるとき、統合され得る。   The integrated inlet suction CVG array 124 is located on the suction side of the inducer vane 122 section near the vane inlet LE so that fluid-flow is not separated on the suction-face of the vane (or not hollowed out for liquid). Can be inherent. The integrated downstream suction CVG array 125 can be integrated when impeller geometry and streamlines are allowed for beneficial effects.

統合された圧力−フェイスCVGアレイ123でそれぞれのベーンの対向側上で、ベーン圧力フェイス上の流動損失を減少させるために、例えば、LPTブレードに対してLEから他の位置と類似した方式で、これらの作業と相互補完の統合された圧力−フェイスバージョンのCVGを統合することがまた可能である。これらの統合されたCVGアレイの位置は、例えば、LPTブレードに対する構造、論理及び手順に従うようになり、次に、固有のインペラジオメトリに適応してマッチングされるためのジオメトリと、流動角度と位置で最適化される。図示されたCVG大きさと角度は、議論のために単純に表現されるものであり、選択され最適化された実際設計を制限しない。   To reduce the flow loss on the vane pressure face on the opposite side of each vane with the integrated pressure-face CVG array 123, for example, in a manner similar to other locations from the LE to the LPT blade, It is also possible to integrate an integrated pressure-face version of CVG that complements these operations. The location of these integrated CVG arrays will, for example, follow the structure, logic and procedure for the LPT blade, and then in geometry to be matched to the specific impeller geometry, flow angle and position Optimized. The illustrated CVG magnitudes and angles are simply expressed for discussion and do not limit the actual design chosen and optimized.

ポンプルートまたはハブ内壁120は、同一のブレードまたはベーン通路のサクション及び圧力フェイスの間で、凹及び凸表面の一次流動BLと一部の二次流動の大きな表面領域である。この表面は、サクション領域で流動またはキャビテーション問題に影響を受けることがあり、CVG BL再層流化はまた抗力またはキャビテーションを減少させ、統合された内壁圧力−フェイスCVGアレイ127と統合された内壁下流圧力−フェイスCVGアレイ126はここで役立つように使われ得、どのCVGに対しても局部流体−流動流線条件と最も好ましくマッチングされるように若干角ができる。この図が明らかにハブブレンディングフィレットに対するベーンを示してはいないが、ベーンハブルートがフィレット(fillet)となると、統合されたCVGがこれらのフィレットを混合することができ、さらに隣接した表面上で他のCVGと併合される。   The pump root or hub inner wall 120 is a large surface area of primary flow BL and some secondary flow of concave and convex surfaces between the suction and pressure faces of the same blade or vane passage. This surface may be affected by flow or cavitation problems in the suction region, and CVG BL relaminarization also reduces drag or cavitation, and the integrated inner wall pressure-inner wall downstream integrated with the face CVG array 127 The pressure-face CVG array 126 can be used as useful here, and any CVG can be slightly angled to best match the local fluid-flow streamline conditions. This figure clearly does not show the vanes for the hub blending fillet, but when the vane hub route becomes a fillet, the integrated CVG can mix these fillets and other on the adjacent surface. Merged with CVG.

固定ディフューザーガイドベーン129フォイルまたは表面は、存在するならば、また動的流動出口−角度とディフューザー有効AoAで、高速のベーン出口チップ128から出る強い流体−流動パルスとウェークから分離バブル損失を制御するために、統合されたディフューザーサクションCVGアレイ130を使うことができる。ディフューザーガイドベーン129が進入するインペラ流体−流動は渦巻きがないように構成され、非回転流動と共にステータモードで動作するため、このベーンは、よりコンパクトなディフューザーセクションのためのより高い表面曲率を有するか、抗力を減少させるように統合されたディフューザー二次サクションCVGアレイ131をまた使うことができる。このディフューザーガイドベーン129の圧力−フェイスは、流動分離と抗力を減少させるために、類似した統合されたディフューザー圧力CVGアレイを有することができる。ブレンディングフィレットとディフューザーガイドベーン129のアレイ周囲に静的なダクティングとパイピングの流動セクションは、抗力損失と流動分離をさらに制御するために統合されたCVGをまた使うことができる。   Stationary diffuser guide vane 129 foil or surface controls separation bubble loss from strong fluid-flow pulses and wake exiting high-speed vane outlet tip 128, if present, and also with dynamic flow outlet-angle and diffuser enabled AoA Therefore, an integrated diffuser suction CVG array 130 can be used. Since the impeller fluid-flow into which the diffuser guide vane 129 enters is configured to be vortex free and operates in stator mode with non-rotating flow, does this vane have a higher surface curvature for a more compact diffuser section? An integrated diffuser secondary suction CVG array 131 can also be used to reduce drag. The pressure-face of this diffuser guide vane 129 can have a similar integrated diffuser pressure CVG array to reduce flow separation and drag. Static ducting and piping flow sections around the array of blending fillets and diffuser guide vanes 129 can also use an integrated CVG to further control drag loss and flow separation.

また、図7には示されていないが、下流流体体積から最も低い逆流動を保障するように、開放−形態のインペラチップエッジ133の移動構造を開放−形態インペラ上で密接にマッチングさせてクリアーするマッチング3D固定された、またはバウンディングチップ−シュラウドダクト制御表面がある。これらのベーンエッジは、軸流ブレードの開放−形態チップと等価であり、そして閉鎖−形態遠心圧縮機インペラは、連続的に相互連結されたチップ−シュラウドを有する軸流カスケードと等価をなして内部ベーン通路は十分に囲まれる。   Also, although not shown in FIG. 7, the moving structure of the open-form impeller tip edge 133 is closely matched on the open-form impeller to ensure the lowest reverse flow from the downstream fluid volume. There is a matching 3D fixed or bounding tip-shroud duct control surface. These vane edges are equivalent to the open-form tip of the axial flow blade, and the closed-form centrifugal compressor impeller is equivalent to an axial flow cascade with continuously interconnected tip-shrouds. The passage is fully enclosed.

LPTに対する統合されたチップ−端部CVGアレイ48と機能的に等価であるチップ−端部CVGアレイ134は、遠心圧縮機チップ−シールシュラウドに向き合うベーンチップに使うことができ、ブレードセクションが非常に薄いが、小さなCVGが高いせん断力を有する小さな間隙と高速で効果的に動作できる。遠心圧縮機での熱負荷は、タービンステージよりは少なくて、チップ拡張間隙はより低い損失でさらに近くなり得る。   The tip-end CVG array 134, which is functionally equivalent to the integrated tip-end CVG array 48 for LPT, can be used for vane tips facing the centrifugal compressor tip-seal shroud and has a very thin blade section. However, small CVGs can operate effectively at high speeds with small gaps having high shear forces. The heat load at the centrifugal compressor is less than at the turbine stage, and the tip expansion gap can be closer with lower losses.

チップ−端部CVGアレイ134は、これがシュラウド表面をスイープ(sweep)するに伴い、ベーン通過速度でBL展開と流動を制御するために密接にマッチングされるシュラウド表面上で渦流フィラメントを誘導するように角ができる。チップ−端部CVGアレイ134ステップ−ダウンは、ベーンチップ端部LEをインターセプトして切断するか、または切断しなくてもよく、そしてLEで切断しないステップの形状で、シュラウドシール間隙に対する固有のチップは、CVGステップ−ダウンが局部ギャップ流動でLEの下流で起こりながらチップLEで維持される。図7の圧縮機インペラとして、ベーン圧力−フェイスは、チップ−端部CVGアレイ134の右側にあり、サクション側は左側において、これらのCVGチップ−渦流フィラメントはチップコードに沿って左側に、そしてこの圧力−フェイスでサクション−フェイス方向に下流に分布された位置で流れ、同一の方向に正規のフォイルまたはボディ表面のチップ−渦流が、項目128と133のチップコーナー結合部のようなボディチップTEで発生する。より高い質量−蓄積ステップ角度を一部のチップ−端部CVGアレイ134に適用することによって、(例えば、60度のような)部材は圧力−フェイス流体により引き起こされるチップ−シュラウドギャップとシールを通したエネルギー損失流動のための流動障害物として作用するようにこれらのステップに縛られて、過大に大きくなったステップ−渦流の形成をさらに許容する。   The tip-end CVG array 134 induces vortex filaments on the shroud surface closely matched to control BL deployment and flow at the vane velocity as it sweeps the shroud surface. There is a corner. The tip-end CVG array 134 step-down may intercept the vane tip end LE and may or may not cut, and in the form of a step that does not cut at the LE, the unique tip for the shroud seal gap is , CVG step-down is maintained at the tip LE as local gap flow occurs downstream of LE. As the compressor impeller of FIG. 7, the vane pressure-face is on the right side of the tip-end CVG array 134, the suction side is on the left side, these CVG tip-vortex filaments are on the left side along the tip code, and this Pressure-face suction-flow at downstream-distributed positions in the face direction and normal foil or tip-vortex flow on the body surface in the same direction at the body tip TE such as the tip corner joint of items 128 and 133 Occur. By applying a higher mass-accumulation step angle to some tip-end CVG arrays 134, the member (such as 60 degrees) passes through the tip-shroud gap and seal caused by pressure-face fluid. Constrained by these steps to act as a flow obstruction for the lost energy loss flow, it further allows the formation of overly large step-vortices.

バウンディングチップ−シュラウドダクト制御表面はまたベーン通過の影響下で局部BL流動を制御するように、例えば、放射状またはスパイラルパターンでその表面上に設けられたCVGのアレイを有することができ、そしてこれらはチップ−端部CVGアレイ134を有するか、または有さずに使うことができ、一貫した高圧波または音響署名を生成しないようにして、このCVGピッチがベーンピッチに同期化されないように形成される。付加の流動付着能力において、角のある付加の流動−制御噴射ジェット135は、下部BLでモメンタムを増加させるようにCVGステップ以後に付加でき、そして上流インペラ表面−流動がより低い圧力にあるため、このための圧力流体ソースは、135の例に要求されるように、表面CVGにこれらの流体−流動を分布させることができるインペラコアのプレナム内にそしてインペラ軸を通して圧縮機出力流動とダクティングから取り入れられ(そして冷却され得)、行われる。圧縮機とタービンの場合に、このような噴射ジェットは、冷却されるより高い圧力流体ソースから派生する冷却流体を分配できる。オプションのステップ−拡張溝及び/又はステップせん断ガイドの例はインペラに付加できるが、図面上の明確さのために示されない。   The bounding tip-shroud duct control surface can also have an array of CVGs provided on the surface in a radial or spiral pattern, for example, to control local BL flow under the influence of vane passages, and these are It can be used with or without the tip-to-end CVG array 134 and is formed such that this CVG pitch is not synchronized to the vane pitch, so as not to produce a consistent high-pressure wave or acoustic signature. With additional flow attachment capability, the angular additional flow-control jet 135 can be added after the CVG step to increase the momentum in the lower BL, and because the upstream impeller surface-flow is at a lower pressure, The pressure fluid source for this is taken from the compressor output flow and ducting into the plenum of the impeller core capable of distributing these fluid-flows on the surface CVG and through the impeller shaft, as required for the 135 example. (And can be cooled) and done. In the case of compressors and turbines, such injection jets can distribute cooling fluid derived from the higher pressure fluid source being cooled. Examples of optional step-expansion grooves and / or step shear guides can be added to the impeller, but are not shown for clarity on the drawing.

大体遠心圧縮機は、例えば、放射状流入遠心タービンとして作動するようにリバースされ得る。この場合、インペラトルク入力は出力になり、サクション及び圧力フェイスは変わり、そしていかなるCVGアレイもまた所望のBLと流動変更物を提供するように変更され得る。遠心または混合−流動タービンとして、付加の流動−制御噴射ジェット135の例は、流動付着改善物だけでなく、表面フィルム−冷却のための例えばHPTステータとローターブレードに対して用いられ得る。   A roughly centrifugal compressor can be reversed, for example, to operate as a radial inflow centrifugal turbine. In this case, the impeller torque input becomes an output, the suction and pressure faces change, and any CVG array can also be modified to provide the desired BL and flow variation. As a centrifugal or mixing-flow turbine, an example of an additional flow-control jet 135 can be used for surface film-cooling, for example HPT stators and rotor blades, as well as flow adhesion improvements.

閉鎖−形態インペラにおいて、このチップシュラウドは、閉鎖されたベーン通路を形成するために全てのベーンのチップに連結されて、CVGが既に議論された同一の方式で、BLと分離制御のために、全てのこれらの内部流動表面とチップシールラビリンス等に使うことができる。   In a closed-configuration impeller, this tip shroud is connected to all vane tips to form a closed vane passage, in the same manner that CVG has already been discussed, for BL and separation control. All these internal flow surfaces and tip seal labyrinths can be used.

遠心ベーン、インペラ、及び他の流動表面に対する統合されたCVG処理物は、増加した入口及び出口−流動回転−角度を許容して、新しく、よりコンパクトで軽量の圧縮機、タービン、ポンプ、ターボチャージャー及び類似した流体−流動構造物の設計を可能とするか、機械的に−互換性のある改善された性能の「ドロップ−イン」配置インペラを有する現在の設計上で、サクション−フェイスまたは流体−流動エネルギー損失、凹フェイス上のTG渦流とBL厚さ損失を単純に減少させるのに用いられ得る。   Integrated CVG treatment for centrifugal vanes, impellers, and other fluid surfaces allows for increased inlet and outlet-flow rotation-angles, new, more compact and lightweight compressors, turbines, pumps, turbochargers And similar fluids—allowing the design of fluid structures or mechanically—on current designs with improved performance “drop-in” placement impellers, suction-faces or fluids— It can be used to simply reduce flow energy loss, TG vortex on concave face and BL thickness loss.

統合されたCVGはまた他の遠心または混合−流動タイプの流体−流動ポンプ、タービン、プロペラと産業用プロセス−ガス圧縮機のような圧縮機(例えば、アンモニア冷却、天然ガスパイプライン圧縮機)、ウォータジェットとポンプまたはウォータまたは他の液体用タービンに有用である。   The integrated CVG also has other centrifugal or mixed-flow type fluid-flow pumps, turbines, propellers and industrial processes-compressors such as gas compressors (eg ammonia cooling, natural gas pipeline compressors), water Useful for jets and pumps or water or other liquid turbines.

ターボチャージャーは、対をなす遠心流動圧縮機とタービンインペラを使って、また流体−流動エネルギーを抽出し、このエネルギーを遠心圧縮機の流体−流動に付加する遠心タービンの一例となり、両方タイプの遠心装置は、効率と作動を改善するための新たな設計として局部流動条件のために調整される統合されたCVGを使うことができる。   A turbocharger is an example of a centrifugal turbine that uses a pair of centrifugal flow compressors and turbine impellers to extract fluid-flow energy and add this energy to the fluid-flow of the centrifugal compressor. The device can use an integrated CVG that is tuned for local flow conditions as a new design to improve efficiency and operation.

ナセル構造:エンジンナセルは、相互流体−流動作用を有する、パイロンを経由する胴体または羽根、取付装置または付着リンクに付着される一般的に円筒状の流動−ボディの一例である。このような付着した流動−ボディ上で、進入する流体−流動に対するいかなる不利なピッチとヨー(yaw)も、例えば下流サクション表面上の流動分離に起因して相当な抗力と乱流流動を発生させ得る。エンジンナセルは、囲まれたエンジンに対して正しい入口及び出口条件を保障するために、エンジン入口と出口流体−流動と統合される。   Nacelle structure: An engine nacelle is an example of a generally cylindrical fluid-body that is attached to a fuselage or vane via a pylon, attachment device or attachment link that has a mutual fluid-fluid effect. On such an attached flow-body, any adverse pitch and yaw against the incoming fluid-flow can generate considerable drag and turbulent flow due to, for example, flow separation on the downstream suction surface. obtain. The engine nacelle is integrated with the engine inlet and outlet fluid-flow to ensure correct inlet and outlet conditions for the enclosed engine.

図8は、付着パイロン142を有する羽根ボディ141に付着された一般的に円筒状ナセルボディ140を示す。ターボファンエンジン例において、ファンブレードカスケード143は、ダクト拡散がナセルLEと入口冷却ダクトセクションで発生した後にナセル入口に示される。
統合されたナセルLE CVGアレイ144は、流動付着を改善し、ナセル内部ダクト及び/又は外部表面の両者で抗力を減少させるようにLEに示される。このLE CVGアレイ144はまた、表面腐食及び/又は耐久性が問題になると、マッチング及び交替可能なEPS CVG要素の重畳で増加し得る。
FIG. 8 shows a generally cylindrical nacelle body 140 attached to a vane body 141 having an attached pylon 142. In the turbofan engine example, fan blade cascade 143 is shown at the nacelle inlet after duct diffusion has occurred at the nacelle LE and the inlet cooling duct section.
An integrated nacelle LE CVG array 144 is shown in the LE to improve flow adhesion and reduce drag at both the nacelle inner duct and / or outer surface. This LE CVG array 144 may also increase with superposition of matching and replaceable EPS CVG elements when surface erosion and / or durability becomes an issue.

さらに統合されたファン入口CVGアレイ145は、ファンブレードカスケードチップ内へのダクト流動を改善するように示され、ファンチップ入口位置で能動的なサクションBL制御のための必要性を減少させる。   Further integrated fan inlet CVG array 145 is shown to improve duct flow into the fan blade cascade tip, reducing the need for active suction BL control at the fan tip inlet location.

類似した統合されたCVGアレイは、凸及び凹ダクトフェイス上で流動分離が回避され、乱流BL抗力減少が最小化することを保障するように、内部冷却ダクティングの両フェイス内に設計され得る。これらの統合されたダクティングCVGは、新たな設計のためのより高いダクト表面3D曲率またはより短いダクトとエンジン大きさを許容する。一連のCVGは、チップ渦流フィラメントが拡張される適切な間隔で、これらが爆発するか、またはBL流動が分離バブルまたは過度な厚さ損失をもたらす前にこれらの大きな表面上に使うことができる。これは、最も近接した適したCVG間隔と流体力学的に定義される分離を定義する。ほとんどの近代ナセルの新たな設計は、複合材構造物で成形されるので、エネルギー効率と性能の改善物のための設計と作製において統合されたCVGアレイを結合することが容易である。   Similar integrated CVG arrays can be designed in both faces of internal cooling ducting to ensure that flow separation is avoided on convex and concave duct faces and turbulent BL drag reduction is minimized. . These integrated ducting CVGs allow higher duct surface 3D curvature or shorter duct and engine size for new designs. A series of CVGs can be used on these large surfaces at appropriate intervals where the chip vortex filaments are expanded before they explode or BL flow results in separation bubbles or excessive thickness loss. This defines the closest suitable CVG interval and hydrodynamically defined separation. Since most modern nacelle new designs are molded with composite structures, it is easy to combine integrated CVG arrays in design and fabrication for improved energy efficiency and performance.

冷却ダクト出口ノズルで、抗力減少と共に流動混合、冷却排気及びファン出口ノイズサインを改善するために、局部冷却ダクトTEの前に外部及び/又は内部表面上で統合された冷却ダクト出口CVGアレイ146を内在することがまた可能である。高温セクションノズル出口で、類似した統合された高温ダクト出口CVGアレイ147は、流動混合及びエディー破壊を改善し、抗力減少と共に排気ノイズサインを改善するために、局部TEの前に及び/又は排気コーン148で外部及び/又は内部ダクト表面に統合できる。強い高温の排気クラックリング(crackling)を破壊するために、エディー破壊CVGアレイ149の付加の低い抗力の薄い円筒状リングは、渦流フィラメントがより音響ノイズと衝撃をウェーク転移部に伝達するように組織される前に、この渦流フィラメントを拡張する高温排気エディー内に誘導し、このエディーを分解して破壊するように、例えば、排気コーン148と高温セクションダクトTEとの間の、拡張の排気流動ストリームに付加され得る。このエディー破壊CVGアレイ149用支持ストラットと排気流動で、タービンアフト支持ストラットはまた排気ノイズ運営のための付加の渦流フィラメントを追加するように統合されたCVGアレイを有することができる。   In the cooling duct exit nozzle, an integrated cooling duct exit CVG array 146 on the external and / or internal surface is provided in front of the local cooling duct TE in order to improve drag mixing, cooling exhaust and fan exit noise signature as well as drag reduction. It is also possible to be inherent. At the hot section nozzle outlet, a similar integrated hot duct outlet CVG array 147 can be used in front of the local TE and / or exhaust cone to improve flow mixing and eddy breakup and improve exhaust noise signature with drag reduction. 148 can be integrated into the external and / or internal duct surfaces. To break strong hot exhaust cracking, the additional low drag thin cylindrical ring of eddy breaking CVG array 149 allows the vortex filament to transmit more acoustic noise and shock to the wake transition. Before being evacuated, the vortex filament is directed into an expanding hot exhaust eddy to break up and destroy the eddy, for example, an expanded exhaust flow stream between the exhaust cone 148 and the hot section duct TE Can be added. With the support struts for the eddy breaking CVG array 149 and exhaust flow, the turbine aft support struts can also have a CVG array integrated to add additional vortex filaments for exhaust noise operation.

ナセル付着リンクまたはパイロン142は、流動混合フィレットを支持羽根とナセルボディに使い、(主に垂直の)パイロン表面周囲に抗力を減少させ、流動を改善するように付加されたパイロンLE CVGアレイ150をまた有することができる。羽根は、統合された羽根LE CVGアレイ151と(特に、圧力フェイスで)二次羽根CVGアレイ152を有することができる。   The nacelle attachment link or pylon 142 uses a pylon LE CVG array 150 added to reduce drag and improve flow around the (mainly vertical) pylon surface using fluid mixing fillets on the support vanes and nacelle body. Can also have. The vanes may have an integrated vane LE CVG array 151 and a secondary vane CVG array 152 (especially at the pressure face).

リンクまたはパイロンを通して付着された他の構造はまた、飛行時に流動分離を制御するためにCVGを用いることができ、例えば、燃料タンクまたは気象−レーダーポッド等のような閉鎖入口流動−ボディに対しては前方ボディがファンスピナー(spinner)153のようなノーズ(nose)チップとなる。153が結果的に角のある入口気流と共に回転するので、角のあるCVGアレイ153をまた用いることができる。ノーズチップは、適した角のあるCVGと一致するノーズキャップを有するか、または抗力を低くするように統合されたノーズCVGアレイで設計され得る。   Other structures attached through links or pylons can also use CVG to control flow separation during flight, eg for closed inlet flow-body such as fuel tanks or weather-radar pods etc. The front body is a nose chip such as a fan spinner 153. An angular CVG array 153 can also be used because 153 eventually rotates with an angular inlet airflow. The nose tip may have a nose cap that matches a suitable angular CVG or may be designed with a nose CVG array integrated to reduce drag.

これらの付着された流動−ボディ構造はまた、効率的に「外側」流動表面上の一次流体−流動と損失と共に、閉鎖(及び/又は開放端部の)「インサイド−アウト」ダクトの形態である。いくつかの場合において、予め定義された動力学及び/又は総エネルギーを有する流動−ボディ実施例は推進体のような流動−ボディ、または発射プラットフォームから分離するVirgin Galacticの「スペースシップワン」のように、滑空のために分離または投下される必要がある。これらの場合もまた、CVGのアプリケーションは、付着及び/又は分離、及び動きの流体−流動力学と流動−ボディエネルギー効率(言い換えれば、範囲)を向上させ、また改善された軌跡及び/又は経路安定性を許容する。   These attached flow-body structures are also in the form of closed (and / or open end) “inside-out” ducts, with efficient primary fluid-flow and losses on the “outer” flow surface. . In some cases, a flow-body embodiment with predefined dynamics and / or total energy is like a flow-body like propellant, or a “Virgin Galactic“ Spaceship One ”that separates from the launch platform. In addition, it needs to be separated or dropped for glide. In these cases as well, CVG applications can improve adhesion and / or separation, and fluid-flow dynamics and flow-body energy efficiency (in other words, range) of motion, and improved trajectory and / or path stability. Allow sex.

ダクト流動経路:ジェットエンジンのようなほとんどの流体−流動装置の表面の多くの部分は、他の流体−流動処理セクション間の内外で最適な設計位置に流体−流動を案内するようにダクティング表面で構成され、これらは、エネルギー損失を引き起こす流体−流動分離またはBL厚さを誘発する前にこれらが導入され得る流動回転−角度または流動−方向に制限される。これらのダクトまたはパイピングと、さらに外部3D表面は、統合されたCVGに改良できる他の流動装置となる。図9aは、流体−流動表面、ダクティングとパイピングの例で多くの条件と類似した典型的な流体−流動ダクト160を示す。   Duct flow path: Many parts of the surface of most fluid-flow devices, such as jet engines, are ducting surfaces to guide the fluid-flow to the optimal design position in and out of other fluid-flow processing sections These are limited to the flow rotation-angle or flow-direction in which they can be introduced before inducing fluid-flow separation or BL thickness causing energy loss. These ducts or piping, as well as the external 3D surface, become another flow device that can be improved to an integrated CVG. FIG. 9a shows a typical fluid-flow duct 160 that is similar to many conditions in the example of fluid-flow surface, ducting and piping.

切欠断面は、流動方向変化部でダクトシーム(seam)161を示し、より小さな直径の上流ダクト165は、最適な位置で下流ダクト166の内側に配置され、改善されたパイプやダクトジョイントを密封して完成するために、例えば、スウェージング(swaging)とろう付けまたは溶接で併合される、そのTE端部で統合される内部ダクトCVGアレイ162構造を有する。これは、内部に統合されたCVGアレイを有するダクトまたはパイピング転移部を許容する一つの設計実施例であり、これは、既に開示されたように、フリーストリーム流体−流動でフォイルまたは他のボディ表面に対する方式と同一の方式で、表面またはダクトが方向または直径を変更するとき、下流ダクトまたはパイプの凸表面上の流動分離と抗力の低減及び凹表面上の抗力を低減するように作用する。ダクトまたはパイプの作製方法、材料、直径、壁厚さ及びセクションジオメトリによって、例えば、多数のスタンピング、鍛造、成形及び機械加工ステップは、流体−流動が内側表面上、またはボディ表面の外側上にあれば、外側表面上の最適な位置でCVGアレイを結合するのに用いられ得る。   The cutaway section shows a duct seam 161 at the flow direction change, and a smaller diameter upstream duct 165 is placed inside the downstream duct 166 in an optimal position to seal the improved pipe or duct joint. To complete, it has an internal duct CVG array 162 structure integrated at its TE end that is merged, for example, by swaging and brazing or welding. This is one design embodiment that allows ducts or piping transitions with an integrated CVG array inside, which, as already disclosed, is a free stream fluid-flow foil or other body surface In the same manner as for, when the surface or duct changes direction or diameter, it acts to reduce flow separation and drag on the convex surface of the downstream duct or pipe and to reduce drag on the concave surface. Depending on the method of manufacture of the duct or pipe, material, diameter, wall thickness and section geometry, for example, multiple stamping, forging, forming and machining steps can be performed on the inner surface or on the outside of the body surface. For example, it can be used to join CVG arrays at optimal locations on the outer surface.

図9bは、若干大きな直径の一定の断面ダクトまたはパイピングの直線セクションに導入され、流体−流動の下流を指示するダクト挿入CVGチップ183を有する最も好ましい位置でスウェージングまたは他の方法で取り付けられる、ダクト挿入CVGアレイ182を示す。この場合、ダクト挿入入口184は、入口流動外乱を最小化するように非常に薄くて鋭いエッジを有し、ダクト挿入入口表面185は、ステップ厚さ点186に対して後方に非常に浅い角度を有する。このような長い低角度のダクトコンバージェンスは、CVGステップに入る前にステップ厚さ点186で正しいステップ−高さのダクト一致セクションに達する前に最小限の流動変化と外乱を提供する。オプションのダクト挿入スリット187は、若干折り畳まれたダクト挿入CVGアレイ182をダクト内に挿入し、定位置に拡張して連動するか、またはこの装置を締結するための取付方法をより使いやすくするように導入され得る。このアレイでストリーム方向ギャップは許容され、最小限の性能衝撃を有する。ステップ厚さ点186とチップ183との間で、この流動は、平均ダクト表面に平行に、そしてCVGステップを横切ることが、最も好ましい流動せん断作用と下流BL再活性化を得るための最適な表面ベクトルを有するとき、安定化する。これらのダクトCVGアレイの核心的な寄与は、このアレイが全体ダクト周辺を囲む場合を含み、流体−流動入力と出力平面断面との間で、V−形態CVGアレイの最大交差−流動限度の間で変更されないBLがないという点で、このアレイが捕獲する全体ダクト表面BL流動をこのアレイが連続的に横切って動作するという点である。CGVアレイが(一次利得を否定する)一定のステップ高さセクションのためのストリーム方向の空間を有しないあまり最適でない場合において、このような連続的な交差−流動BL変更機能は、これらのタイプの変更されたCVGアレイの従来技術の分離されたVGのグルーピングから区別する。ダクト挿入スリット187を使うことは、最適な角度でダクト壁BL流動を捕獲するように、このダクト挿入CVGアレイ182がヘリカル角度に変更されたCVG捕獲角度を有する基本的に螺旋状に択一的に製造され得るようにする。このスパイラルが1回転以上適用されると、次の下流CVG v−形態のステップに会う前に上流渦流フィラメントの消滅速度によって、効率低下がある。これは、流動方向に一連のダクト挿入CVGアレイ182が、これらを最も好ましい効果を得るように最適に離隔させる必要があることを意味する。   FIG. 9b is introduced into a slightly larger diameter constant cross-section duct or straight section of piping and is swaged or otherwise attached in a most preferred position with a duct insertion CVG tip 183 that directs fluid-flow downstream. A duct insertion CVG array 182 is shown. In this case, the duct insertion inlet 184 has a very thin and sharp edge so as to minimize the inlet flow disturbance, and the duct insertion inlet surface 185 has a very shallow angle rearward with respect to the step thickness point 186. Have. Such long low angle duct convergence provides minimal flow change and disturbance before reaching the correct step-height duct matching section at step thickness point 186 before entering the CVG step. An optional duct insertion slit 187 allows a slightly folded duct insertion CVG array 182 to be inserted into the duct and extended to a fixed position to work together or make the mounting method for fastening the device easier to use. Can be introduced. With this array, stream direction gaps are tolerated and have minimal performance impact. Between the step thickness point 186 and the tip 183, this flow is parallel to the average duct surface and across the CVG step is the optimal surface to obtain the most favorable flow shear and downstream BL reactivation. Stabilize when having a vector. The core contribution of these duct CVG arrays includes the case where the array surrounds the entire duct periphery, between the fluid-flow input and the output plane cross section, between the maximum cross-flow limit of the V-form CVG array. This means that the array operates continuously across the entire duct surface BL flow captured by the array in that there is no unmodified BL. In cases where the CGV array is less optimal that does not have space in the stream direction for a constant step height section (which negates the primary gain), such a continuous cross-flow BL modification function is of these types. Distinguish from prior art isolated VG groupings of modified CVG arrays. The use of the duct insertion slit 187 is essentially helical with this duct insertion CVG array 182 having a CVG capture angle changed to a helical angle so as to capture the duct wall BL flow at an optimum angle. So that it can be manufactured. When this spiral is applied more than one revolution, there is a reduction in efficiency due to the disappearance rate of the upstream vortex filament before meeting the next downstream CVG v-form step. This means that a series of ducted CVG arrays 182 in the flow direction must be optimally spaced to obtain the most favorable effect.

内部パイプとダクト表面にCVGを適用することは、正しい表面ジオメトリ内に曲げ可能であり、加工または摩耗される時に適用または処理され得る、スプレー−オンまたは成形されたコーティング材料によりまた行われ得る。これらのコーティングは、多数の層で作られ得、また、下に置かれたダクトまたはパイプ表面に対する機械的な、また腐食/化学的な保護を提供する。   Applying CVG to the inner pipe and duct surfaces can also be done with spray-on or molded coating materials that can be bent into the correct surface geometry and applied or treated when processed or worn. These coatings can be made of multiple layers and provide mechanical and corrosion / chemical protection for the underlying duct or pipe surface.

また他の流動制御オプションは、ダクティングが大きな流動−回転を導入できるようにするダクト流動転移部で、従来技術の内部流動−回転ベーン163に対するものであるが、これらの構造は、これらが流体−流動を変更するようにフォイルカスケードのように動作するため、抗力を導入する。流動−回転ベーンCVGアレイ164は、流動分離前に抗力を低くし、より大きなダクトまたはパイプ回転−角度を許容するために、流動−回転ベーン163のサクション及び/又は圧力フェイスに統合でき、また、よりコンパクトなジオメトリ及び/又はより低いエネルギー損失で、新たな、例えば、パイプ、ダクトまたはs−ダクト設計を可能とする。   Yet another flow control option is a duct flow transition that allows ducting to introduce a large flow-rotation, which is for the prior art internal flow-rotation vane 163, but these structures do not provide fluid flow. -Introduce drag to act like a foil cascade to change flow. The flow-rotating vane CVG array 164 can be integrated into the suction and / or pressure face of the flow-rotating vane 163 to reduce drag before flow separation and allow larger duct or pipe rotation-angles, and Newer, for example, pipe, duct or s-duct designs are possible with a more compact geometry and / or lower energy loss.

また、熱抵抗性を必要とするより大きなダクト表面と転移部において、冷却ダクティングパネルコンポーネントの強度と機械的な効率を強化して向上させ、そしてCVGの統合と、強く維持され、割れないTBCコーティングを付加するオプションを許容する、例えば、三角形、四角形、六角形または他の多角形のタイル型パターンをエンボシングすることが可能である。   It also enhances and improves the strength and mechanical efficiency of the cooling ducting panel components in larger duct surfaces and transitions that require thermal resistance, and CVG integration and strong, non-cracking TBC It is possible to emboss a tile-shaped pattern of, for example, triangles, squares, hexagons or other polygons that allow the option to add a coating.

図10aは、オプションで統合されたCVGステップ機能性を有し得る相互連動する六角形のセルでスタンピングまたはエンボシングされた壁ダクトの断面を示す。流体−流動と接触する(図10aで対向フェイス上に)下流の滑らかなダクト表面170は、エンボシングされたCVGステップアレイ172(の下流)の下と左側に位置する。   FIG. 10a shows a cross-section of a wall duct stamped or embossed with interlocking hexagonal cells that may optionally have integrated CVG step functionality. The downstream smooth duct surface 170 in contact with the fluid-flow (on the opposing face in FIG. 10a) is located below and to the left of the embossed CVG step array 172 (downstream).

エンボシングは、最初に上流内部フロア174と下流内部フロア175からヒートフラックスを除去するために、熱抵抗と最も好ましい強度と(Lutjen‘342特許の鋭い−半径の垂直壁のベース交差点で明らかに区別されるように)より大きな慣性モーメントと最も小さな応力集中を有するビームセクションの相互連動アレイを生成する(直角より大きなこのような半径で、そして壁高さまで)主要壁−支持ルート交替半径171を有する垂直壁173を上昇させる。垂直壁173の頂上部は、鋭い壁エッジをリップ内にコンパクトにし、取り扱い損傷に対する抵抗性とエッジ剛性を増加させるようにさらに変形され得る。冷却空気は、優れた熱伝導性と、壁と内部フロア表面下へのミックス−ダウンで熱を除去するように、垂直壁173のエッジを横切って流動できる。用いられる合金によって、成形応力に起因した材料崩壊を最小化するために、材料温度分布、表面酸化と最小圧縮/エンボシングダイフォース(die force)の近接制御をまた許容する金属プラスチック温度で(好ましくは、en−vacuo)エンボシングまたは効果的な鍛造法を行うことが最も好ましい。例えば、他の投入キャスティングプロセス、爆発/油圧ダイ成形等でこれらの表面アレイとステップを生成することがまた可能である。   Embossing is clearly distinguished at the base intersection of the sharp-radius vertical wall (Lutjen '342 patent) to remove heat flux initially from the upstream inner floor 174 and downstream inner floor 175. A vertical with a main wall-supporting route alternation radius 171 (with such a radius greater than right angle and up to the wall height) to produce an interlocking array of beam sections with a greater moment of inertia and the least stress concentration The wall 173 is raised. The top of the vertical wall 173 can be further deformed to make the sharp wall edge compact in the lip and increase resistance to handling damage and edge stiffness. The cooling air can flow across the edges of the vertical walls 173 to remove heat with excellent thermal conductivity and mix-down below the wall and interior floor surface. Depending on the alloy used (preferably at metal plastic temperature, which also allows proximity control of material temperature distribution, surface oxidation and minimum compression / embossing die force to minimize material collapse due to forming stress. Most preferably en-vacuo) embossing or effective forging. It is also possible to generate these surface arrays and steps, for example, in other input casting processes, explosion / hydraulic die forming, etc.

図10aのこのような改善されたダクトパネルセクションの作製は、TBCを滑らかでないフェイス側内に統合することをまた許容する。図10bは、高温流体−流動に向き合う蓋の上流TBCブランケット177を有するエンボシングされた上流ダクトパネル領域176を示しており、TBC CVGアレイ178にして、下流ダクトパネル180を覆う下流TBCブランケット179で下に導くようになる。高温流体−流動がこのような配列のTBC側に対してあり、そして図10aに同様に形成された部分の対向側と流動方向にあることに注目する。この実施例は、閉じられたTBC要素181のように、TBCのサブ−セクションを固定的に維持するために、垂直壁173の例えば六角形アレイと成形された頂上部を利用する。TBCコーティングは、よく知られたTBC適用法、材料及びインター−コーティングのいずれのものも適用され得る。維持される閉じられたTBC要素181の例の間のより薄いTBCセクションのクラッキング(cracking)は、金属基板のTBC適用温度により制御され得る。これは、この基板と統合の垂直壁173とこのTBCサブ−セクションまたは薄板の間の熱膨張係数を異にして機械的な応力を予め設定する。これは、TBCクラッキングを抑制するように作動温度または冷却条件の間で設定されるか、または破損部に対するコーティングを維持する閉じられたTBC要素181の例の内に均一に許容することができる。TBCコーティング以後に、ステップ領域は、TBC CVGアレイ178のためのTBC材料の最も好ましいステップエッジを提供するように加工または摩耗し得、そしてTBC表面の残りは、表面均一のために同様に処理され得る。   The creation of such an improved duct panel section of FIG. 10a also allows the TBC to be integrated into the non-smooth face side. FIG. 10 b shows an embossed upstream duct panel region 176 with a lid upstream TBC blanket 177 facing the hot fluid-flow, with the downstream TBC blanket 179 covering the downstream duct panel 180 as a TBC CVG array 178. Will lead to. Note that the hot fluid-flow is against the TBC side of such an arrangement and in the direction of flow with the opposite side of the part similarly formed in FIG. 10a. This embodiment utilizes, for example, a hexagonal array of vertical walls 173 and a shaped top to keep the TBC sub-sections fixed, such as a closed TBC element 181. The TBC coating can be any of the well-known TBC application methods, materials, and inter-coating. The cracking of the thinner TBC section during the example of the closed TBC element 181 maintained can be controlled by the TBC application temperature of the metal substrate. This presets the mechanical stress with a different coefficient of thermal expansion between the vertical wall 173 integrated with the substrate and the TBC sub-section or sheet. This can be uniformly allowed within the example of a closed TBC element 181 that is set between operating temperatures or cooling conditions to suppress TBC cracking or that maintains the coating on the failure. After the TBC coating, the step region can be processed or worn to provide the most preferred step edge of the TBC material for the TBC CVG array 178, and the rest of the TBC surface is similarly treated for surface uniformity. obtain.

角のある付加のダクト流動ジェット189は、TBC CVGアレイ178またはエンボシングされたCVGステップアレイ172のステップの下流に提供され得、このようなジェット(またはジェットアレイ)は、これが固定された表面であるため、例えば、LPTステータフォイルについて教示されたように、ステップ領域下の加圧された流体−流動ソースから表面フィルム−冷却流体−流動及び/又は付加のBL活性化流動を行うことができる。   An angled additional duct flow jet 189 may be provided downstream of the steps of the TBC CVG array 178 or embossed CVG step array 172, such jet (or jet array) being the surface to which it is fixed. Thus, for example, surface film-cooling fluid-flow and / or additional BL activation flow can be performed from a pressurized fluid-flow source under the step region, as taught for LPT stator foils.

オプションのステップ−拡張溝及び/又はステップせん断ガイドの例は、CVGステップでダクト表面に付加され得るが、図面の明確性のために示されない。   Examples of optional step-expansion grooves and / or step shear guides may be added to the duct surface at the CVG step, but are not shown for clarity of the drawing.

図10aと10bは、本質的に平面パネルを示すが、このような処理は、いかなるダクティング表面形状に対してもセクションに適用のための3D曲率を有する表面アレイとステップにまた適用され得る。これらの六角形の特徴は、下流エッジで約22度の最も好ましいCVG流動−角度を使うことができ、三角形またはダイヤモンド形態は、より小さなTBCセクションに用いられ得るが、壁対フロアセクションのより高い金属質量比を招くようになる。これらのダクトセクションは、約0.5mm〜3mmの厚さであってよいが、作動圧力等によって、これは制限条件にならず、壁、フロア、多角形タイプ及び大きさとTBC厚さが設計要求条件に符合させるのに必要であるように調整され得る。   Although FIGS. 10a and 10b show essentially flat panels, such a process can also be applied to surface arrays and steps having a 3D curvature for application to sections for any ducting surface shape. These hexagonal features can use the most preferred CVG flow-angle of about 22 degrees at the downstream edge, and triangular or diamond shapes can be used for smaller TBC sections, but higher for wall-to-floor sections Incurs a metal mass ratio. These duct sections may be about 0.5 mm to 3 mm thick, but this is not a limiting condition, depending on operating pressure, etc. Wall, floor, polygon type and size and TBC thickness are design requirements It can be adjusted as necessary to meet the conditions.

冷却タービンブレードは、高い慣性負荷に対してLE表面TBCを固定するために、これらの多角形の維持特徴を使うことができ、この場合、ファウンテンヘッド配列がLE冷却のために要求されると、これはTBCコーティングとステップ加工等の以後に貫通でき、TBCのない表面のポスト−ステップブレード冷却は、冷却流動を通して、例えば、アフト角のあるジェット流動噴射ポート95の例、内部ブレードスキン冷却及びTE冷却スロットにより導入される。   Cooling turbine blades can use these polygonal maintenance features to secure the LE surface TBC against high inertia loads, where a fountain head arrangement is required for LE cooling. This can be penetrated after TBC coating and stepping, etc., and post-step blade cooling of the TBC-free surface can be achieved through cooling flow, for example, the jet flow injection port 95 with an aft angle, internal blade skin cooling and TE Introduced by a cooling slot.

パイプラインパイプ、一般用途のチュービング、ノズル等は、表面抗力とエネルギー効率を減少させるために適切に離隔されたCVGsと結合または嵌合できる。スパイラル−溶接またはロール加工されたパイプにおいて、エンボシングまたは機械加工された内部CVGは、ロール成形または溶接以前にいかなる適した作製方法でも容易に統合され得る。CVG繰り返し離隔は十分に大きく、再層流化が発生し得、チップ−渦流が拡張され得、それともその結果は従来技術のタービュレータまたは従来のVGアレイのように抗力に不利である。   Pipeline pipes, general purpose tubing, nozzles, etc. can be combined or mated with CVGs that are appropriately spaced to reduce surface drag and energy efficiency. In spiral-welded or rolled pipes, the embossed or machined internal CVG can be easily integrated with any suitable fabrication method prior to roll forming or welding. The CVG repeat separation is large enough, relaminarization can occur, the tip-vortex flow can be expanded, or the result is disadvantageous to drag as in prior art turbulators or conventional VG arrays.

等角渦流燃焼器:図11aは、改善された設計を提供するために統合されたCVGを使う環状のコンパクトで効率的な等角渦流燃焼器またはガス−発生器設計の一般配列を、サブ−セグメントの傾斜した部分断面図として示す。燃焼器は、作業が抽出され得る加速の流体−流動を発生させ、及び/又は、熱を生成するように制御される発熱反応で燃料入力物を燃焼させるように酸化装置として提供され、圧縮機の出力を収容することができる。   Conformal vortex combustor: FIG. 11a shows a general arrangement of annular compact and efficient conformal vortex combustor or gas-generator designs using an integrated CVG to provide an improved design. It is shown as a partial sectional view in which the segments are inclined. The combustor is provided as an oxidizer to generate an accelerated fluid-flow from which work can be extracted and / or to burn the fuel input in an exothermic reaction that is controlled to produce heat, and the compressor Can accommodate the output.

外部燃焼器圧力壁200は(外部と内部壁でHPCに連結される)入力インターフェース201を通してHPCケーシングに連結され、また燃焼器が典型的に装置の最高圧領域にあるため、高圧の完全性を維持するように出力インターフェース202によりHPTケーシングに連結される。燃焼器入力ガイドベーン203と燃焼器出力ガイドベーン204は、全体燃焼器アレイと体積でこの燃焼器のサブ−セグメントの周り範囲を形成するように作用する。これらの燃焼器ガイドベーン203と204は、オプションで軸流流動に対して角をなしてツイストされ得、(203を利用して)HPC出力流動を拡散させ、渦巻きのないようにステータ構造の一部分として用いられ、及び/又は、放射状の次元で燃焼器流動出力−角度をまた定義することができ、HPT第1のローターカスケード内に直接最適な流動出力−角度の設計を許容するように十分に冷却されたベーンを有する(204を利用した)コンパクトで統合されたHPT入口ステータブレードとして効果的に作用し得る。   The external combustor pressure wall 200 is connected to the HPC casing through the input interface 201 (which is connected to the HPC at the exterior and interior walls), and the combustor is typically in the highest pressure region of the device, thus ensuring high pressure integrity. The output interface 202 is connected to the HPT casing to maintain. Combustor input guide vane 203 and combustor output guide vane 204 act to form a range around the combustor sub-segment in terms of overall combustor array and volume. These combustor guide vanes 203 and 204 can optionally be twisted at an angle to the axial flow to diffuse the HPC output flow (using 203) and to be part of the stator structure to avoid vortexing. And / or combustor flow power-angle can also be defined in a radial dimension, sufficient to allow optimal flow power-angle design directly within the HPT first rotor cascade. It can effectively act as a compact and integrated HPT inlet stator blade (utilizing 204) with cooled vanes.

燃焼器入口流体−流動質量は、開口Eを通してHPC(そして、可能な可変する出口ガイドベーン)により定義された速度と温度で進入し、次に、上部バイパス開口F、下部バイパス開口H及びリッチ−バーン燃焼器開口G内に流動する3個のストリームに分けられる。   The combustor inlet fluid-flow mass enters through the opening E at a speed and temperature defined by the HPC (and possible variable outlet guide vanes), then the upper bypass opening F, the lower bypass opening H and the rich- Divided into three streams flowing in the burn combustor opening G.

燃焼器入力CVGアレイ205は、ダクト流動−分離を抑制し、抗力を減少させ、より流動−効率的な、及び/又は、よりコンパクトな入口流動設計を許容するように、このような膨張拡散入口点で入口開口Eの内側周り周囲に付加される。   The combustor input CVG array 205 is designed to suppress such duct flow-separation, reduce drag, and allow for such a flow-efficient and / or more compact inlet flow design. A point is added around the inside of the entrance opening E.

開口Gでこのように設計された質量流動の部分は、燃焼器下部(及び上部)ミキサーCVGアレイ207からステップと渦流フィラメント流れ内に、燃料が噴射される下部CVG燃焼器ガイド213と上部CVG燃焼器ガイド225との間に流動する。次に、豊富な混合フレーム(flame)−フロントは、所定時間以後に、余分のバイパス空気が加えられ、また燃焼がより低い酸化窒素を発生させながら、燃料酸化を完了するすぐに接している第2のリーン−バーンステップで円滑に完了するリーン−バーン開口J内に進む。燃料の最終燃焼/酸化は、出力インターフェース202周囲に開口Kを出る転移時間で完了する。   The portion of the mass flow thus designed at the opening G is divided into steps from the combustor lower (and upper) mixer CVG array 207 into the step and vortex filament flow, the lower CVG combustor guide 213 and the upper CVG combustion. It flows between the vessel guide 225. Next, the rich mixing frame-front is in immediate contact with the completion of fuel oxidation, after a predetermined time, with extra bypass air added and combustion producing lower nitric oxide. Proceed into lean-burn opening J, which is completed smoothly in two lean-burn steps. The final combustion / oxidation of the fuel is completed at the transition time leaving the opening K around the output interface 202.

開口Iからの出口で、CVG燃焼器ガイド213と225のTE上で、上部及び下部フレーム安定化タブ216のアレイは、これらのタブの前方及び後方フェイスで燃焼燃料のスパン方向渦流を捕獲して保有するように作用する。フレーム安定化タブ216のスパン方向出口渦流はまた、TE洗流をさらに増加させ、バイパス開口空気をダクトFとHからリーンバーン開口Jの体積内にミックス−ダウンするのに役立つように、効率的な揚力と抗力変更ガーニー(Gurney)タブとして作用する。タブ間隙215は、バイパス空気と混合して連続的にリーン−バーンサイクルを完了するように開口J内に出る少量のコード方向のリッチ−バーン渦流フィラメントをまた組織するのに付加される。LPTとファンブレードLETと共に、これらのフレーム安定化タブ216は、流体−流動に垂直したものとは異なり、角をなすか、分けられる。   At the exit from opening I, on the TE of CVG combustor guides 213 and 225, an array of upper and lower frame stabilization tabs 216 captures the spanning vortex of the combustion fuel at the front and rear faces of these tabs. Acts to hold. The spanned outlet vortex of the frame stabilization tab 216 also increases the TE wash flow and is efficient to help mix-down the bypass opening air from the ducts F and H into the lean burn opening J volume. Acts as a lift and drag change Gurney tab. Tab gap 215 is added to also organize a small amount of cord-wise rich-burn vortex filaments that exit into opening J to mix with the bypass air and continuously complete the lean-burn cycle. Together with the LPT and fan blade LET, these frame stabilization tabs 216 are angled or separated, unlike those perpendicular to fluid-flow.

流体−流動速度が燃焼器入力部で(それから開口Iの体積内に)増加すると、初期豊富なフレーム−フロントは、ダクト拡散がこれらの物理的な条件でフレーム伝播速度とマッチングするように局部流体速度と均衡を取るまで、開口I体積内に後方に後退する。これは、フレームの安定のために開口Iのアフトセクションで要求される最小の拡散(表面曲率)を定義し、最大流動渦流でこのフレームフロントは、フレーム安定化タブ216とTE出口の前方にあるべきである。開口E、GとIの大きさの比は、HPC出力速度と関連してリーチバーン体積で燃料混合の速度を効果的に制御する。開口FとH乃至Gの比は、燃焼器のためのバイパス、冷却及びリーン−バーン空気に対してリッチ−バーンのための流動体積を制御する。機械的に堅固なフレーム安定化タブ216の前方及び後方フェイス上の横断する渦流フィラメントは、また点火器アレイ227要素が消えるとき、非常に安定しており、流動外乱−遮断されたバックアップ点火ソースとして作用する。リッチ−バーン体積が局部流動表面とフレーム安定化タブ216とTE上で多くの熱を発生させるので、上部CVG冷却流動ダクト226と下部CVG冷却流動ダクト212は、上部CVGダクトボディ224と下部CVGダクトボディ214に個別的に付加される。これらの上部と下部CVG冷却ダクトで冷却流体−流動は、例えば、下部燃焼器ガイド213と下部CVGダクトボディ214により定義される下部冷却入口開口221により構成される。これらのCVG冷却流動ダクト226と212からの出口冷却空気は、開口Jで質量流入物内に角をなす。これらの冷却ダクトは、これらが燃焼器ダクティング内により厚い流体−制御フォイルであるため、CVG燃焼器ガイドのボディに含まれるが、仮りに、これらのガイドフォイルが十分に薄く冷却が適切であれば、外部ガイド流動表面は、内部冷却ダクトを必要とせず、これらのフォイルを冷却できる。図11aの例の燃焼器の実施例は、その中間平面に対して一般的に対称であるので、表示が細かい対をなすアイテムは、より図面の明確性を提供するために一部の場合で省略されるが、実際、このような特定の実施例の内包された対称の設計意図により示されるという点に注目する。   As the fluid-flow velocity increases at the combustor input (and then into the volume of opening I), the initial abundant frame-front is localized fluid so that duct diffusion matches the frame propagation velocity at these physical conditions. Retract backwards into the opening I volume until balanced with speed. This defines the minimum diffusion (surface curvature) required in the aft section of opening I for frame stability, and at maximum flow vortex this frame front is in front of the frame stabilization tab 216 and TE exit. Should. The ratio of the sizes of the openings E, G and I effectively controls the speed of fuel mixing with the reach burn volume in relation to the HPC output speed. The ratio of openings F and H to G controls the flow volume for rich-burn versus bypass, cooling and lean-burn air for the combustor. The transverse vortex filaments on the front and rear faces of the mechanically rigid frame stabilization tab 216 are also very stable when the igniter array 227 element disappears, as a flow disturbance-blocked backup ignition source. Works. The upper CVG cooling flow duct 226 and the lower CVG cooling flow duct 212 are connected to the upper CVG duct body 224 and the lower CVG duct because the rich-burn volume generates a lot of heat on the local flow surface and frame stabilization tabs 216 and TE. Added individually to the body 214. The cooling fluid-flow in these upper and lower CVG cooling ducts is constituted by a lower cooling inlet opening 221 defined by, for example, a lower combustor guide 213 and a lower CVG duct body 214. Outlet cooling air from these CVG cooling flow ducts 226 and 212 makes an angle in the mass inflow at opening J. These cooling ducts are included in the body of the CVG combustor guide because they are thicker fluid-control foils in the combustor ducting, but if these guide foils are thin enough to be adequately cooled Thus, the outer guide flow surface can cool these foils without the need for internal cooling ducts. The example combustor embodiment of FIG. 11a is generally symmetric with respect to its mid-plane, so that the finely paired items are in some cases to provide more drawing clarity. Note that although omitted, in fact, this is illustrated by the symmetric design intent of the particular embodiment.

ほとんどの燃焼器エネルギー放出は、燃料リーン−バーンの完了時、開口Jの境界体積で流体−流動が起こり、下部壁冷却表面217と上部壁冷却表面220がこのような強い熱から燃焼器外側圧力表面を保護するように付加され、そして、これらの構造は、フィルム−冷却媒体としてダクトFとHで少量の流体をインターセプトする。両側で燃焼器出力ガイドベーン204の例の表面を保護するために、側面冷却表面219のような遮蔽物が付加され、そして、これらはまたフィルム−冷却媒体として(CVG燃焼器ボディ以前から)ダクトFとHで入口流体をインターセプトする。冷却表面217、220と、219の例は、開口Jの境界体積に示される表面上でよく知られたTBCを使うか、またはヒートフラックスと酸化損傷を減少させるためにCMCのパネルとして作製され得、オプションとしては、抗力を低くするために、両フェイス上の下部冷却表面CVGアレイ218のように、抗力減少CVGアレイを使うことができる。TBC従来技術はまた局部ヒートフラックスを燃焼器表面内で低くするように、例えば、少量の燃焼器ガイド213と225表面に対して使うことができ、このエネルギーは、有用な作業のためにHPTセクション内への燃焼器出力に使用可能である。図9a、9b、10a及び10bのダクト−流動コンセプトはまた、流動を改善し、抗力を減少させるために、この燃焼器でいかなる表面上にも細かい改善物としてオプションで使うことができる。   Most combustor energy release occurs at the boundary volume of opening J at the completion of fuel lean-burn, and lower wall cooling surface 217 and upper wall cooling surface 220 are exposed to such combustor heat from the combustor outer pressure. Added to protect the surface, and these structures intercept a small amount of fluid with ducts F and H as film-cooling media. To protect the example surface of the combustor output guide vane 204 on both sides, a shield such as a side cooling surface 219 is added, and these are also ducts (from before the CVG combustor body) as film-cooling media. Intercept the inlet fluid with F and H. The examples of cooling surfaces 217, 220 and 219 can be made using well-known TBCs on the surface shown in the boundary volume of opening J or as CMC panels to reduce heat flux and oxidative damage. Optionally, a drag-reducing CVG array, such as a lower cooling surface CVG array 218 on both faces, can be used to lower the drag. The TBC prior art can also be used, for example, on a small amount of combustor guides 213 and 225 surfaces to lower the local heat flux within the combustor surface, and this energy is used for HPT sections for useful work. It can be used for combustor output. The duct-flow concept of FIGS. 9a, 9b, 10a and 10b can also optionally be used as a fine improvement on any surface with this combustor to improve flow and reduce drag.

パイロット燃料プレナム208と一次燃料流動プレナム211にはフィルタリングされ、加圧され、一定の順に配列された燃料−流動が供給され、燃料流動をミキサーCVGアレイ207ステップ領域内に伝導する、分離された角のあるパイロット燃料ジェット209と一次燃料ジェット210を有する。パイロット燃料ジェット209はより小さく、燃料粘性と結合力を克服した強いステップ渦流フィラメントにより、液体燃料粒子崩壊と原子化を保障するようにCVGバレー部に近接して噴射でき、次に、このようなリッチ燃料ミックスの一部分がCVGチップ−渦流に、そしてフレーム伝播速度に対する下流速度減少が点火を許容する領域に後方に流れるようになる。このような方式で、開口Iで後ほどまで高い渦流混合強度を提供し、初期燃焼熱を遅延させるミキサーCVGアレイ207のステップ領域で高い流体−流動速度を有することが可能なより高いエネルギー出力が要求されると、一次燃料流動プレナム211で圧力は一次燃料ジェット210の例を通してミキサーCVGアレイ207のステップ領域内に燃料を同様に押し出す。この例は、CVGチップ領域に最も近く位置する角のある一次燃料ジェット210を示し、この燃料部分を燃焼されるように最も高い渦流フィラメント内に噴射または拡散させる。一つ以上の燃料噴射アレイを利用して、必要時に流動速度を配列して可変させることは、可変する作動負荷または要求される発熱生成に対する燃料流動のより良いテーラリングを許容する。実際、ジェットは他の構成の大きさ、ジオメトリ及び例であり、他の位置に移動されるが、統合されたCVGアレイ渦流を利用することによって向上した低い−抗力の燃料噴射と混合の利益をまだ得るようになる。CVGアレイは、強い混合と液体−粒子崩壊と共に、多くの結合されたより小さな燃料−流動ジェットを付加するように低い−抗力方式を許容する。この燃焼器はまた、天然ガス(メタン)または水素等のような燃料を使うことができ、ここで渦流は粘着性液体滴を崩壊させないが、最も好ましい可能な入力−流体/燃料混合を保障する。   The pilot fuel plenum 208 and the primary fuel flow plenum 211 are supplied with filtered, pressurized, fuel-flow arranged in a certain order, and separated angles that conduct the fuel flow into the mixer CVG array 207 step region. A pilot fuel jet 209 and a primary fuel jet 210. The pilot fuel jet 209 is smaller and can be injected close to the CVG valley to ensure liquid fuel particle collapse and atomization with a strong step vortex filament that overcomes fuel viscosity and cohesion, and then A portion of the rich fuel mix will flow backward into the CVG tip-vortex and into a region where the downstream velocity reduction relative to the flame propagation velocity will allow ignition. In this manner, higher energy output is required that can have a high fluid-flow velocity in the step region of the mixer CVG array 207 that provides high vortex mixing intensity later in the opening I and delays the initial combustion heat. When done, pressure in the primary fuel flow plenum 211 similarly pushes fuel through the example of the primary fuel jet 210 and into the step region of the mixer CVG array 207. This example shows an angular primary fuel jet 210 that is closest to the CVG tip region, and this fuel portion is injected or diffused into the highest vortex filament to be burned. Utilizing one or more fuel injection arrays to vary the flow rate when required allows for better tailoring of the fuel flow for variable operating loads or required heat generation. In fact, jets are other configuration sizes, geometries, and examples that are moved to other locations, but have benefited from the low-drag fuel injection and mixing benefits improved by utilizing an integrated CVG array vortex. Still get. CVG arrays allow a low drag system to add many coupled smaller fuel-flow jets with strong mixing and liquid-particle breakup. The combustor can also use fuels such as natural gas (methane) or hydrogen, where vortices do not disrupt sticky liquid droplets but ensure the most favorable possible input-fluid / fuel mixing. .

液体燃料流動気化−エネルギーは、ミキサーCVGアレイ207ステップ、燃料プレナム、ジェットと隣接領域の作動冷却が均衡を取るように使うことができ、下流ヒートフラックス伝導等を制御または分離するために、作製、材料及び設計を変更することによって改良できる。   Liquid fuel flow vaporization-energy can be used to balance the operational cooling of the mixer CVG array 207 step, fuel plenum, jet and adjacent area, to control or isolate downstream heat flux conduction, etc. It can be improved by changing the material and design.

図11bは、燃料プレナム内への熱伝導を減少させるように、燃料ジェット以後のボディ転移部に内在された付加のインターフェースCVGアレイ229を有する、例えば、セラミックインサート、セラミックアフター−ボディ228として213と225と216等の下流ボディの作製部分であって、この一つの切開断面図を示す。開口FとHダクトとリッチバーン開口Iでの流動を支持する、変形された213と225フォイルの後の、取り付けられたセラミックアフター−ボディ228は、CVG冷却流動ダクト226と212等の必要を除去することによって単純化された設計を許容する。点火器アレイ227コンダクターは、セラミックまたはCMCボディ内に、または例えば、タングステンのような耐火金属を有するコア体積から孔を通して、第2コンダクターまたは冷却壁セクションにスパーク−排出しながら、統合または配線(wired)され得る。角のある付加の燃焼器噴射ジェット230は、セラミックアフター−ボディ228の上部または外部表面のインターフェースCVGアレイ229のCVGステップに示される。開口F/Hと開口Iでの圧力は、開口Eの入力圧力と関連して、可変されて均衡を取ることができるため、セラミックアフター−ボディ228のコアを若干加圧するように上流から入口ブリード及び冷却流体を噴射し、次に、燃焼器噴射ジェット230の例を通してこのような冷却流動を拒否し、またセラミックアフター−ボディ228の開口H及び/又は開口I側上で流体−流動のBLモメンタムを改善させることが可能である。燃焼器噴射ジェット230の例は、外部ダクト表面入口CVGアレイ222と内部ダクト表面CVGアレイ223にまた適用され得る。オプションのステップ−拡張溝及び/又はステップせん断ガイドの例は、セラミックアフター−ボディ228に付加できるが、図面の明確化のために示されない。   FIG. 11b has an additional interface CVG array 229 embedded in the body transition after the fuel jet to reduce heat conduction into the fuel plenum, eg, 213 as a ceramic insert, ceramic after-body 228 and This is a cut-away cross-sectional view of a part of the downstream body, such as 225 and 216. Attached ceramic after-body 228 after the deformed 213 and 225 foils supporting the flow in opening F and H ducts and rich burn opening I eliminates the need for CVG cooling flow ducts 226 and 212, etc. Allows a simplified design. The igniter array 227 conductor is integrated or wired into the ceramic or CMC body, or through a hole from a core volume with a refractory metal such as tungsten, for example, while sparking out to the second conductor or cooling wall section. Can be). A cornered additional combustor injection jet 230 is shown in the CVG step of the interface CVG array 229 on the top or exterior surface of the ceramic after-body 228. Since the pressure at opening F / H and opening I can be varied and balanced in relation to the input pressure at opening E, the inlet bleed from upstream to slightly pressurize the core of the ceramic after-body 228 And then rejecting such cooling flow through the example of the combustor injection jet 230 and fluid-flow BL momentum on the opening H and / or opening I side of the ceramic after-body 228. Can be improved. The example of the combustor injection jet 230 may also be applied to the outer duct surface inlet CVG array 222 and the inner duct surface CVG array 223. Examples of optional step-expansion grooves and / or step shear guides can be added to the ceramic after-body 228, but are not shown for clarity of the drawings.

変更された213と225フォイルの図11bのバージョンは、薄い壁キャスティングと燃料プレナムとして示され、これらの項目は、正しい流動ジオメトリを提供するために、いかなる組み合わせの作製方法でも堅固になるか、製造され得る。付加のインターフェースCVGアレイ229は、燃料混合を増加させるために、ミキサーCVGアレイ207からオフセットされるか、異なるピッチとなったバレー部とチップを有し得る。   The modified version of FIG. 11b of the 213 and 225 foils is shown as a thin wall casting and fuel plenum, and these items can be either rigid or manufactured in any combination fabrication method to provide the correct flow geometry. Can be done. The additional interface CVG array 229 may have valleys and chips that are offset from the mixer CVG array 207 or at different pitches to increase fuel mixing.

燃料噴射圧力は、要求される作動負荷で適したジェット流動を保障するように制御され、進入するいかなる液体燃料も燃料ジェットが出るまで蒸気圧力下に落ちないので、液体燃料流動がベーパー−ロック(vapor−lock)されないようにする。   The fuel injection pressure is controlled to ensure proper jet flow at the required operating load, and any liquid fuel that enters will not drop under vapor pressure until the fuel jet exits, so the liquid fuel flow will be vapor-locked ( Vapor-lock).

CVGアレイの他の例は、燃焼器抗力を減少させるのに有益な他の燃焼器表面上に含まれ、ミキサーCVGアレイ207は、十分な混合と、関連の渦流乱流を保障するように優先的に使われるため、明らかに大きなステップ構造として示され、二次抗力減少の役割をする。好適には、上部と下部表面上に中間−表面CVGアレイ206と外部ダクト表面入口CVGアレイ222と内部ダクト表面CVGアレイ223がまた流動表面から全体的な表面抗力を減少させるようにオプションとして付加され、Re値の幅広い許容範囲が燃焼器とダクティング表面で流動分離損失を引き起こさないように許容される。   Other examples of CVG arrays are included on other combustor surfaces that are beneficial in reducing combustor drag, and mixer CVG array 207 is preferred to ensure sufficient mixing and associated vortex turbulence It is clearly used as a large step structure and is used to reduce secondary drag. Preferably, intermediate-surface CVG array 206, external duct surface inlet CVG array 222, and internal duct surface CVG array 223 are also optionally added on the upper and lower surfaces to reduce the overall surface drag from the flow surface. , A wide tolerance range of Re values is allowed so as not to cause flow separation losses at the combustor and ducting surfaces.

新たなジオメトリ等を引き出しながら、外部燃焼器圧力壁200により形成された単一燃焼器内の最も好ましい流動のために、配列された(可能なセラミックアフター−ボディ228を有している)燃焼器ガイド213の単一例または燃焼器ガイド213と225の対の一例以上を有することが可能である。核心設計は、この実施例の構造変形が利用可能な設計体積に対してより効率的であれば、図11aに示された(エンジンシャフト軸から)本質的に一定の−半径から燃焼器ガイド213と225/228が(よりベンチュリチューブの例のように)円形と対称となるように合わせられる設計に変形され得る。燃焼器ガイド213と225は、またミキサーCVGアレイ207は、放射状方向に効果的に整列されるように放射状に構成され得、含まれた燃料噴射開口と燃焼体積を有する高圧タービン入口ステータベーンの組み合わせと同様に作用する。CVG燃焼器設計の例は、例えば、Allison250、PW300及び他のより小さな大きさのタービンエンジンで発見されるように、折り畳まれ、ひっくり返される流動ダクトと燃焼器経路のような他の流動スタイルに対して容易に変形され得る。   Combustors arranged (with possible ceramic after-body 228) for the most favorable flow in a single combustor formed by the external combustor pressure wall 200, drawing new geometry and the like It is possible to have a single example of guide 213 or more than one example of a pair of combustor guides 213 and 225. If the core design is more efficient for the design volume available in this embodiment, the combustor guide 213 from the essentially constant-radius (from the engine shaft axis) shown in FIG. And 225/228 can be modified to a design that is matched to be symmetric with a circle (more like the venturi tube example). Combustor guides 213 and 225 and mixer CVG array 207 can also be configured radially to be effectively aligned in a radial direction, with a combination of high pressure turbine inlet stator vanes having included fuel injection openings and combustion volumes Works in the same way. Examples of CVG combustor designs are for other flow styles such as flow ducts and combustor paths that are folded and flipped, as found, for example, in Allison 250, PW300 and other smaller sized turbine engines. Can be easily deformed.

例えば、液体−燃料及び酸化剤燃焼器のような他の燃焼器スタイルで流動と混合インターフェースとダクティング/パイピングを改善し、一部の作動流体がフレーム前方燃焼点以前に恐らく低温になる水素/液化酸素ロケットまたは推進機のような応用物のための(オプションの統合されたインペラCVGを有する)遠心ターボ−ポンプを供給し、そして推力を発生させるように排出ノズルを通して点火と膨張以前に高い速度で細かい混合を必要とするこのようなCVG渦流流動−混合戦略をまた使うことが可能である。このようなタイプの燃焼器は、流動噴射孔を有するミキサー板の構造であってよく、これらは、燃料流動がスロットルまたは可変されるとき、燃焼と混合安定性を向上させるために、出口渦流フィラメントを提供するように周り上に内在されたCVGを有することができる。   For example, other combustor styles such as liquid-fuel and oxidizer combustors improve flow and mixing interfaces and ducting / piping, with some working fluids likely to be colder before the flame front combustion point. Supply centrifugal turbo-pump (with optional integrated impeller CVG) for applications such as liquefied oxygen rockets or propulsion machines and high speed before ignition and expansion through exhaust nozzle to generate thrust It is also possible to use such a CVG vortex flow-mixing strategy that requires fine mixing at the same time. Such types of combustors may be in the form of mixer plates with flow injection holes, which provide outlet vortex filaments to improve combustion and mixing stability when fuel flow is throttled or varied. Can have a CVG embedded on the periphery to provide.

さらなる燃焼器の実施例は、燃料が圧力格納または(効果的に)半閉鎖ダクト/チューブ構造内に固定される固体−燃料装置である。燃焼は、固体燃料に一体に混合された酸化剤または(N2Oを用いたRutan/Virgin Galacticエンジンのように)導入される酸化剤流動と共に進行され、(有効に処理される入力流体−流動である)活動的な燃焼生成物が推力を形成するように出口ノズル出力部を通して伝達される。格納/ダクト壁及び/又はノズルは、燃料が消費されるにつれ、現れる低い−抗力の出口流動表面−インターフェースを提供するCVGを有するように、先の図10のダクトCVG実施例に対して処理され得、そして、TBCは、例えばHPTタービンブレードに対して付加された冷却ジェットに沿って結合され得る。従来の円錐形/ベル形または商業的なAerospikeスタイルタイプの排気ノズル流動表面上の表面抗力損失と衝撃は、CVGがこのために構成されて改善されるか、及び/又は、変形され得る。接触発火の流体混合チャンバは、燃焼炉のように作用し、またCVGを利用でき、または取り付けられたノズルで利用できる。   A further combustor embodiment is a solid-fuel device in which fuel is stored in a pressure containment or (effectively) semi-closed duct / tube structure. Combustion proceeds with an oxidant flow mixed in solid fuel or an oxidant flow introduced (as in a Rutan / Virgin Galactic engine with N2O) and is an effectively processed input fluid-flow. ) Active combustion products are transmitted through the outlet nozzle output so as to form thrust. The containment / duct walls and / or nozzles are processed relative to the duct CVG embodiment of FIG. 10 above to have a CVG that provides a low-drag outlet flow surface-interface that appears as fuel is consumed. The TBC can then be coupled along a cooling jet added to, for example, an HPT turbine blade. The surface drag loss and impact on conventional conical / bell shaped or commercial Aerospike style type exhaust nozzle flow surfaces can be improved and / or deformed with CVG configured for this purpose. The contact ignition fluid mixing chamber acts like a combustion furnace and can utilize CVG or with attached nozzles.

燃料供給ライン、ポンプ、点火器及び他の付属物等は、これらがほとんど標準化されているが、明示的に示されておらず、公知になった従来技術の一般的な形態と機能に従う。   Fuel supply lines, pumps, igniters and other accessories, etc., are mostly standardized, but are not explicitly shown, and follow the general form and function of known prior art.

図11aと11bは、代表的なものであって正確なスケールではなく、開口流体−流動分離と均衡、流体転移時間、コンポーネント大きさと例と位置はコンパクトであり、高性能、低排気とエネルギー効率的な燃焼器で改善された総抗力減少、燃料原子化及び混合のために抗力−低減の統合されたCVGを利用する基本的なコンセプトに基づいて、作動環境と燃料等に対する設計目標に合わせるのに要求されるように広く変形され得る。図11aと11bは、例えば、CFM−56燃焼器の例、またはセグメントの一般的な大きさであってよいが、特定のガス−発生器の応用に要求されるように、大きさと長さ等において大きく、または小さく調整され得る。新規な技術の等角渦流燃焼器の総内部表面領域が従来技術の燃焼器と同様に構成されれば、従来技術の設計に対するかなり絶対的な抗力減少と損失、そして信頼できる燃焼を提供するように、正しい分岐/拡散及び流動速度に対するダクト経路とフォイルセクションを設計する能力を許容する。   FIGS. 11a and 11b are representative and not to scale, open fluid-flow separation and balance, fluid transition time, component size and example and location are compact, high performance, low emissions and energy efficiency. Based on the basic concept of using a drag-reduction integrated CVG for improved total drag reduction, fuel atomization and mixing in a typical combustor, to meet the design goals for the operating environment and fuel etc. Can be widely modified as required. FIGS. 11a and 11b may be, for example, an example of a CFM-56 combustor, or the general size of a segment, but the size and length, etc. as required for a particular gas-generator application. Can be adjusted larger or smaller. If the total internal surface area of the new technology conformal eddy current combustor is configured similar to the prior art combustor, it will provide significant absolute drag reduction and loss over the prior art design, and reliable combustion Allows the ability to design duct paths and foil sections for the correct branching / diffusion and flow velocities.

装置の流体−流動を改善するためにここに教示されたように、これらの驚くほど多様な範囲の高温及び/又は高応力の実施例のタイプは、従来技術の渦流発生器接近法では単純に実用的でないか、不可能な基本的に統合されたCVG応用物の予想しなかった結果及び能力である。ほとんどの基本的な共通レベルで、全ての引用された実施例と変形は、従来技術では不可能な、向上したエネルギー効率及び/又は拡張された制御範囲のような一定水準の利得を得るようにニュートン流体−流動を処理または操作する新規な等角渦流発生器を使う。   As taught herein to improve the fluid-flow of the device, these surprisingly diverse ranges of high temperature and / or high stress example types are simply not possible with prior art eddy current generator approaches. Unexpected results and capabilities of fundamentally integrated CVG applications that are impractical or impossible. At most basic common levels, all cited embodiments and variations will achieve a certain level of gain, such as improved energy efficiency and / or extended control range, not possible with the prior art. Newtonian fluid-uses a new conformal vortex generator that processes or manipulates flow.

従って、開示された情報が本発明の好ましい実施例を詳細に説明しているが、請求される発明の範疇にいかなる物質的な制限も意図されず、当業者に明らかなある特徴と変更設計はここに結合されるように考慮される。結果として、好ましい実施例について開示された特徴に厳しく制限されるよりは、本発明の範囲は、下記の添付される特許請求の範囲において説明され、特に記載される。   Thus, while the disclosed information describes in detail preferred embodiments of the present invention, no material limitations are intended to the scope of the claimed invention, and certain features and modifications designed to those skilled in the art are Considered to be combined here. As a result, rather than being strictly limited to the features disclosed for the preferred embodiment, the scope of the present invention is described and specifically described in the following appended claims.

本発明は、空力学的/水力学的ニュートン流体−流動を処理する装置、及び等角渦流発生器(CVG)の新規流体力学構造を使うことにより、装置のエネルギー効率及び/又は性能エンベロープを改良するための能力の分野に関する。内在または統合されたCVGのこのような新規な応用物は、アクチュエータディスク、移動式タービンエンジンのような動力学的ターボ機械類におけるフォイルカスケードと流動−制御表面、静的パワー発生タービン、ヘリコプター、羽根、及び他のニュートン流体−流動応用物のように、様々な場所と役割で一般的に作動する。   The present invention improves the energy efficiency and / or performance envelope of an apparatus by using a new hydrodynamic structure of an aerodynamic / hydraulic Newtonian fluid-flow apparatus and a conformal vortex generator (CVG). Related to the field of ability. Such novel applications of intrinsic or integrated CVG include actuator cascades, foil cascades and flow-control surfaces in dynamic turbomachinery such as mobile turbine engines, static power generation turbines, helicopters, blades , And other Newtonian fluid-flow applications, generally operate at various locations and roles.

例えば、ヘリコプター腐食防止システム(EPS)に使われる付加のCVGは、重力の数万倍オーダーで非常に速い放射状加速度を有する、さらに小さく、さらに複雑で、難解なターボ機械類構造に取り付けてマッチングさせることが実現不可であり、これは、この機械類が高い堅固性のカスケードと高温及び鋭いエッジの入力表面のような性能環境を要求する新規な固有の内在または統合されたCVG方法を必要としているためである。付加のCVGは、現存するフォイルまたはボディ表面設計、ポストマニュファクチュアに接着剤で便宜的に取り付けられるが、ここで、オリジナルフォイルまたはボディ表面設計−意図や工学的な考慮は、CVGの利点の最も好ましい結合のために鑑みられていなかった。これに対し、統合されたCVG技術は、新たなフォイルまたは流体−流動制御表面の設計のための設計プロセス及び工学に含まれ、これは、付加のCVG技術では不能な能力、性能、流体−流動制御範囲、エネルギー効率及び製造選択の新たな組み合わせを許容する。   For example, the additional CVG used in Helicopter Corrosion Prevention System (EPS) can be mounted and matched to smaller, more complex and esoteric turbomachinery structures with very fast radial acceleration on the order of tens of thousands of gravity This is not feasible and this requires a new inherent intrinsic or integrated CVG method that requires a high robust cascade and performance environment such as high temperature and sharp edged input surfaces Because. The additional CVG is conveniently attached with adhesive to the existing foil or body surface design, post-manufacturer, where the original foil or body surface design-intent and engineering considerations are the most preferred of the benefits of CVG Was not considered for binding. In contrast, integrated CVG technology is included in the design process and engineering for the design of new foil or fluid-flow control surfaces, which is not possible with the additional CVG technology. Allow new combinations of control range, energy efficiency and manufacturing options.

ガスタービンエンジンは、実際、流体−流動処理装置に適用された様々な範囲のニュートン流体−流動、熱力学、材料及び物理的な技術を使った複雑なターボ機械のよく知られた例である。それぞれの一連の機能ブロックは、一部の入力流体−流動を許容し、この流体をいくつかの方法で処理してから、この流体をインターフェースでエンジンの次のステージに出力する。初期エア吸入口は、第1流体入力インターフェースであり、いかなる冷却または高温セクション排気ノズルも最終流体出力インターフェースを周囲大気内で完了する。よく知られたブレイトンサイクルを使ったタービンエンジンの場合、効率は、圧縮機、タービン、燃焼器及び入口ガイドベーン(IGV)、フローダクティング及び出口ノズルガス経路の流体ピーク作動温度対最終出口温度差の比率と流動効率、またはエネルギー損失のよく知られた理論熱力学サイクル性能と関連する。   A gas turbine engine is in fact a well-known example of a complex turbomachine using various ranges of Newtonian fluid-flow, thermodynamics, materials and physical techniques applied to fluid-flow processing equipment. Each series of functional blocks allows some input fluid-flow, processes this fluid in several ways, and then outputs this fluid at the interface to the next stage of the engine. The initial air inlet is the first fluid input interface and any cooling or hot section exhaust nozzle completes the final fluid output interface in the ambient atmosphere. For turbine engines using the well-known Brayton cycle, the efficiency is the difference between the fluid peak operating temperature vs. the final outlet temperature difference in the compressor, turbine, combustor and inlet guide vane (IGV), flow ducting and outlet nozzle gas paths. Related to well-known theoretical thermodynamic cycle performance of ratio and flow efficiency, or energy loss.

今回の開示において、ここに教示された流体−流動は、作動ニュートン「流体」、典型的な大気または他のガスに対するものであるが、多くのCVG技術実施例はまた、レイノルズ数(Re)が到達されるとき、液体または混合相状態に対して有効である。これは事実であると知られているが、なぜなら、ターボ機械及び装置において、ガス流体−流動に対する数多くのフォイル及び流動設計がスケール可能な流体−流動効果を観察するために標識物質及び方法を使った、例えば、水タンクで便宜上スケールされ、テストされ、及び流動可視化されるためである。下記においては、「流体−流動」は、流体力学が、実際、流体−流動条件とReナンバーで調整されるので、ニュートン気相及び/又は液相に適用可能である。   In the present disclosure, the fluid-flow taught herein is for a working Newton “fluid”, a typical atmosphere or other gas, but many CVG technology embodiments also have Reynolds number (Re) When reached, it is effective for liquid or mixed phase conditions. This is known to be true because in turbomachinery and equipment, numerous foils and flow designs for gas fluid-flow use labeling materials and methods to observe scalable fluid-flow effects. For example, to be scaled, tested and flow visualized for convenience in a water tank. In the following, “fluid-flow” is applicable to the Newtonian gas phase and / or liquid phase because the hydrodynamics are actually adjusted by the fluid-flow conditions and the Re number.

カスケードにおいてフォイルのアレイとしてエンジン圧縮機及びタービンブレードステータとローターディスク設計は、空力学的性能、エンジンジオメトリ及び質量流動に対して最適化される。初期ステージが冷却器入口流体温度に近接して作動するので、圧縮機と可能なバイパス−ファンステージとダクティングの「冷却セクション」は、ある程度あまり要求されない環境で作動する。これらの冷却セクションで流動改善物は、共通した回転、流動、空力弾性、振動、疲労及び圧力ストレスを作るために、材料強度に影響を与える高いガス温度、酸化または他の問題点の複雑性を有しない。圧縮機ステージは、全体提供された燃料−エネルギーの約60%+を吸収することができ、また、これはタービンステージにより抽出される。残りの使用可能なタービン出力エネルギーとジェット排気ノズル衝撃での効率改善物は、使用可能な有用な出力作業に大きな影響を与える。   Engine compressor and turbine blade stator and rotor disk designs as an array of foils in the cascade are optimized for aerodynamic performance, engine geometry and mass flow. Since the initial stage operates in close proximity to the cooler inlet fluid temperature, the compressor and possible bypass-fan stage and ducting “cooling section” operate in a less demanding environment. In these cooling sections, flow improvers reduce the complexity of high gas temperatures, oxidation or other issues affecting material strength to create common rotation, flow, aeroelasticity, vibration, fatigue and pressure stress. I don't have it. The compressor stage can absorb about 60% + of the total fuel-energy provided and is extracted by the turbine stage. The remaining usable turbine output energy and efficiency improvements in jet exhaust nozzle impact have a significant impact on the useful output work available.

従来技術の説明Description of prior art

低圧タービン(LPT)ステージ:現代多数の同心−シャフト型エンジン設計において、典型的にLPTステージは、圧力降下を誘導しながら、排出された後−燃焼器の「高温セクション」ガスの質量流動からエネルギーを抽出し、このエネルギーを最内側軸駆動シャフトを経由してバイパス−ファン、シャフト負荷及び/又は初期圧縮機ステージに案内する。   Low Pressure Turbine (LPT) Stage: In many modern concentric-shaft engine designs, the LPT stage typically energizes from the mass flow of the “hot section” gas in the combustor after it is exhausted while inducing a pressure drop. And this energy is guided through the innermost shaft drive shaft to the bypass fan, shaft load and / or initial compressor stage.

LPTステージのブレード負荷と、ヅヴァイフェル(Zweifel)負荷係数は、カスケード堅固性、下部ブレードカウント、エンジン大きさ、重さ及び費用を変更するように増加するにつれ、タービンカスケードで衝撃/反作用フォイルの空力学と共に問題点が発生する。より低いReナンバーの「オフ−デザイン」において、ローターとステータブレードは、境界層(BL)が厚くなること、乱流流体−流動に転移、下部モメンタムBL層での流体−流動分離、総流体−流動分離バブル及びエネルギー効率の損失を誘導する不利なサクション−フェイス圧力勾配を経験し得る。   The LPT stage blade load and the Zweifel load factor increase as the cascade robustness, lower blade count, engine size, weight and cost change, and the impact / reaction foil empty in the turbine cascade. Problems arise with mechanics. In the lower Re-number “off-design”, the rotor and stator blades have a thick boundary layer (BL), turbulent fluid-transition, fluid-flow separation in the lower momentum BL layer, total fluid- Unfavorable suction-face pressure gradients can be experienced that induce flow separation bubbles and loss of energy efficiency.

McQuillingは、彼の論文である「高揚力低圧タービンブレードの設計及び検証(Design and Validation of a High−lift Low−Pressure Turbine blade)」において、よく知られたPratt and Whitney Inc.の「Pack−B」ブレード設計のような一般的な例に対して改善されたヅヴァイフェル係数を含む、彼が提案したL2Fのような「高揚力の」(そして、フロントローディングされた)LPTブレード設計は、作動エンベロープ極端または「オフ−デザイン」で流動分離またはブレード失速(stalling)に対抗するためのいかなる付加的な流動変更法を使わなくても可能であることを教示している。   McQuilling is a well-known Pratt and Whitney Inc. in his paper, “Design and Validation of a High-lift Low-Pressure Turbine Blade”. His proposed “high lift” (and front-loaded) LPT blades, including an improved ヅ Weifel coefficient for common examples such as the “Pack-B” blade design The design teaches that an operating envelope extreme or “off-design” is possible without using any additional flow modification methods to combat flow separation or blade stalling.

ここで、ブレードフォイルフロント−ローディングの最適化は、サクション−フェイス圧力回復がより長いコード(chord)距離に対して拡散することを許容して、流体−流動を向上させ、低エネルギー及び低モメンタムの下部BLの分離を減少させながら不利な圧力勾配は減少する。この場合、基本ブレード流体−流動、不安定な上流ウェーク等に対する反作用は、従来技術に対して改善されるように設計され得るが、究極的に結合される性能改善物は、この設計ブレード負荷を最適化しなければならず、また、性能エンベロープ限界で特にオフデザインで抗力と分離を低くするように流動改良技術を使わなければならない。   Here, blade foil front-loading optimization allows the suction-face pressure recovery to diffuse for longer chord distances, improving fluid-flow, low energy and low momentum. The disadvantageous pressure gradient is reduced while reducing the separation of the lower BL. In this case, the reaction to the basic blade fluid-flow, unstable upstream wake, etc. can be designed to be improved over the prior art, but ultimately the combined performance improvement will reduce this design blade load. Flow optimization techniques must be used to reduce drag and separation, especially in off-design at performance envelope limits.

流体−流動変形例と効果は、例えば、Rouserにより彼の論文である「低圧タービンブレード上の境界層分離を抑制するためのディンプルの使用(Use Of Dimples To Suppress Boundary Layer Separation On A Low Pressure Turbine Blade)」に要約して教示されており、また、この変形例と効果は、最も低いBLレベルを再活性化させ、不利な圧力勾配効果及びフォイル表面からの流体−流動分離を防止するために、先ず、渦流流動を生成し、さらに高いモメンタム流動層から(フォイル表面に隣接した)下部層にエネルギーを循環させるように使われる多くのタイプの表面構造及び方法を含んでいる。   Fluid-flow variants and effects are described, for example, by Rouser in his paper, “Use of Dimpled To Suppress Boundary Separation On A Low Pressure Turbine Turbine. This variation and effect is also intended to reactivate the lowest BL level and prevent adverse pressure gradient effects and fluid-flow separation from the foil surface. First, it includes many types of surface structures and methods that are used to generate vortex flow and to circulate energy from the higher momentum fluidized bed to the lower layer (adjacent to the foil surface).

フォイル流動を改善するために使われたよく知られた渦流生成器(VG)は、効果と利点を異にする多くのカテゴリに含まれる。ランプ、角のある(angled)ベーン、リブレット(riblet)、ホイーラーランプ渦流発生器及び類似物のような突出装置は、有益な渦流を生成するが、抗力と流動分離損失を低くする傾向にあるBL流動条件を変化させるように試みる間、余剰抗力を発生させる。加えて、これらの突出装置は、より低いReナンバーでフリーストリームまたは厚くなるBLのより活動的な上部層からエネルギーを回収するが、次にさらに高いReナンバーでさらに薄いBL上に高く突出するようになって、このような性能点で高い誘導抗力を引き起こす。これらの装置は、例えば、VGで最大BLの35−100%以上の範囲で相当部分のBL厚さの高さを有することによって特徴づけられる。   Well-known vortex generators (VG) used to improve foil flow fall into many categories that differ in their effectiveness and benefits. Projecting devices such as ramps, angled vanes, riblets, wheeler ramp vortex generators and the like produce beneficial vortices but tend to lower drag and flow separation losses Generate extra drag while attempting to change the flow conditions. In addition, these protruding devices recover energy from a more active upper layer of the BL that becomes free stream or thicker at a lower Re number, but then protrudes higher onto a thinner BL at a higher Re number. Thus, a high induced drag is caused at such a performance point. These devices are characterized, for example, by having a substantial BL thickness height in the range of 35-100% or more of the maximum BL in VG.

BL深さ未満でオジー(Ogee)潜水型、ホイーラーチャネルまたはイーブン(even)ディンプルのような凹のまたは浸されたVGとマイクロVGが突出タイプのVGより少なく付加された抗力を生成するように広く研究され、教示されてきた。これらの装置は、コード方向にステップまたはランプで可変ジオメトリまたは高さを有する。オジー潜水型装置は、流入する流体−流動に向かってそれらの頂点を示し、フォイルプロファイルとは一致しない。BLで低いいくつかのマイクロVGにおいて、複雑な一連の応用物は、十分な渦流エネルギーを生成するために要求され、ブレードのような回転環境でこのような近接(close−proximity)応用物は性能に不利である。   Widely so that concave or soaked VG and micro VG, such as Ogee submersible, wheeler channel or even dimples, generate less added drag than protruding VG below BL depth Have been studied and taught. These devices have variable geometry or height in steps or ramps in the code direction. Ozzy submersible devices show their vertices towards the incoming fluid-flow and do not match the foil profile. In some micro VGs that are low in BL, a complex series of applications is required to generate sufficient vortex energy, and such close-proximity applications are performance in a rotating environment such as a blade. Disadvantageous.

ディンプルは、Rouserが教示しているように(例えば、ゴルフボールが低い抗力に起因してより遠く飛んで行くのに使われるように)、大きな流動分離バブルを抑制することによって抗力を低くする典型的に単純で全方向の装置である。しかし、ディンプル発散渦流は、多くのフリーストリーム流体−流動エネルギーを下部BLに結合できる低い最適な強度または能力を有しており、複雑である。   Dimples typically reduce drag by suppressing large flow separation bubbles, as taught by Rouser (eg, golf balls are used to fly farther due to low drag). Simple and omnidirectional. However, dimple diverging vortices are complex, with low optimal strength or ability to couple much free stream fluid-flow energy to the lower BL.

BL制御のためのディンプルは、渦流モードが優勢なジオメトリとReナンバーに対して性能が敏感であるので、複雑である。ブレードタイプのVGは、例えば、実際のLPTブレードのReナンバーに対して、これらがミリメートル次元のオーダーで非常に小さくなり、従って、非常に鋭く、微細で精巧な構造物となり、また、酸化高温排気ガスにより粒子腐食と損傷を受けるようになるという点でさらなる問題点を有する。さらなる問題点としては、ブレード反りの間、点応力集中に起因してブレード疲労に機械的な影響とこれらの鋭い物体が維持補修職員に向く危険がある。   The dimples for BL control are complex because their performance is sensitive to geometry and Re number where the vortex mode predominates. Blade-type VGs, for example, with respect to the actual LPT blade Re number, these are very small on the order of millimeters, thus resulting in a very sharp, fine and elaborate structure, and high temperature oxidation exhaust There is a further problem in that gas is subject to particle corrosion and damage. Further problems include the mechanical impact on blade fatigue due to point stress concentrations during blade warping and the risk of these sharp objects facing maintenance personnel.

ランプ−入口(例えば、アフト(aft)フェイシングステップを有するホイーラー、上向きランプ流動)とランプ−出口タイプの(例えば、フォワードフェイシングステップを有するオジー潜水型の、下向きランプ流動)VGはまた、エネルギーが出口コード方向渦流内に強く結合されることからエネルギーの方向を転換させる交差流動またはスパン方向馬蹄渦流のような他の二次流動構造と潜在的な衝撃波を有する。   Ramp-inlet (eg, wheeler with aft facing step, upward ramp flow) and ramp-outlet type (eg, Ozzy submersible, downward ramp flow with forward facing step) VG also has energy Has a potential shock wave with other secondary flow structures such as cross flow or spanned horseshoe vortices that redirect the energy from being strongly coupled into the exit cord direction vortex.

NASA研究では、一般的なVGが流動方向にVG高さの約30倍の距離だけコード長さに沿って後方にわずか約40VG高さの倍数に典型的に維持する渦流を生成し、フォイル表面からさらに高いエネルギー層に循環されて行くようになることを示している。   In the NASA study, a typical VG generates a vortex that typically maintains a multiple of about 40 VG height backwards along the cord length by a distance of about 30 times the VG height in the flow direction. It shows that it will be circulated to higher energy layer.

Rouserは、受動の多孔性−表面装置のような、その図10(マコーミック(McCormick)に属する)に示されるBL流動制御の他の非VG法を教示しており、この受動の多孔性−表面装置では、より高い圧力が孔または噴射スロットまたはステップのアレイを通して分離前に低圧領域の表面上で生成されて噴射される。これは、コアンダ(Coanda)または他の揚力強化またはブローン−フラップ(blown−flap)タイプの方法またはBL領域を安定化するのに用いられる他のサクション法と類似した効果を果たす。もちろん、ジェット流体噴射が有する問題点の一つは、BL速度が減少するにつれてジェット「リフト−オフ」または流動分離を避けるためにBLとジェットモメンタムの均衡を取るか、流動Reを可変することであり、また付加的に局所BLは、このBLがブレード表面に近接して駆動する前に、ジェット流体−フラックスカラムまたはストリームのリーディングエッジ(LE)周囲に馬蹄渦流を形成するように崩壊するという点である。   Rouser teaches other non-VG methods of BL flow control as shown in FIG. 10 (belonging to McCormick), such as a passive porosity-surface device, and this passive porosity-surface. In the apparatus, a higher pressure is generated and injected on the surface of the low pressure region prior to separation through an array of holes or injection slots or steps. This provides an effect similar to Coanda or other lift enhancement or blown-flap type methods or other suction methods used to stabilize the BL region. Of course, one of the problems with jet fluid injection is that as BL speed decreases, jet "lift-off" or flow momentum is balanced to avoid jet "lift-off" or flow separation, or the flow Re is varied. Yes, and in addition, the local BL collapses to form a horseshoe vortex around the leading edge (LE) of the jet fluid-flux column or stream before it is driven close to the blade surface. It is.

ボーイング787航空機について報告されたハイブリッド層流制御(HLFC)は、例えば、単一−エンジン動作の間(VGの代わりに)制御流動分離を改善するように受動のソースから吸入空気を使いながら垂直安定器のLEに対するBL制御のための多孔質サクション−表面技術を使う。多孔質孔/メッシュ(mesh)サクション表面は、複合材構造に対する強度折衝で、入口を塞ぐ環境、粘性エネルギー損失、サクションを誘導するのに必要な力の問題点を有する。   Hybrid Laminar Flow Control (HLFC) reported for Boeing 787 aircraft, for example, vertical stability using intake air from a passive source to improve control flow separation during single-engine operation (instead of VG) Use porous suction-surface technology for BL control of the vessel LE. The porous pore / mesh suction surface has strength problems with the composite structure and has problems with the environment blocking the inlet, the loss of viscous energy, and the force required to induce suction.

StephensのUS2,800,291、WheelerのUS4,455,045とUS5,058,837、RinkerのUS7,900,871及び多くの他の全ての文献は、下に置かれたフォイル表面から増加した高さで頂点を有するランプであって、流体−流動において薄い(0でない)入口エッジから始めて後方側に伸びるアッド−オン(add−on)ランプスタイルのVGまたは類似した個別形状の変形を教示している。幾何学的に、または地形学的に、この装置は、どの解釈でも下に置かれたフォイルの表面と一致しない。Stephensの‘291に教示されているように、Rinkerの‘871のような異常成長または等価のVG構造は、フォイルまたはボディ表面の低い迎角(AoA)で減少する抗力として作用することができない。ここで「低い迎角(AoA)」は、例えば、流動−流体出口、またはKutta−Joukowski条件を満たすTEで通常の最終出口流動分離の上流にフォイルまたはボディ表面上の相当な流体−流動分離(例えば、失速)または分離バブルのない角度大きさ下で、正、0及び負のAoAの含まれた範囲として定義される。ほとんどのフォイルにおいて、+/−4度AoAの範囲は、この条件を満たすが、これに限定されるものではなく、種々の場合ではさらに大きな範囲であってよく、失速AoAに接近できる。SchenkのUS4,354,648には、BL乱流を生成して羽根上のエアフォイル流動−分離を減少させるために突出する低い−プロファイルBLトリッピング装置のアレイを教示している。Schenkの‘648の装置は、ゼロ入口−高さでなく、フォイル表面と完全に一致しないため、この装置が従来技術のVGよりも小さく提案されても、馬蹄渦流または乱流から抗力を誘発することとなる。小さな大きさ、不連続またはポイントカバレッジと非−方向性の乱流は、効率的なBL再活性化法ではない。   Stephens US 2,800,291, Wheeler US 4,455,045 and US 5,058,837, Rinker US 7,900,871 and many other all documents show increased height from the underlying foil surface A ramp with a peak, teaching an add-on ramp style VG or similar individual shape variant starting from a thin (non-zero) inlet edge in fluid-flow and extending backwards Yes. Geometrically or topographically, the device does not match the surface of the underlying foil in any interpretation. As taught by Stephens '291, abnormally grown or equivalent VG structures such as Rinker' 871 cannot act as a drag that decreases at a low angle of attack (AoA) on the foil or body surface. Here, “low angle of attack (AoA)” means, for example, a substantial fluid-flow separation on the foil or body surface upstream of the normal final outlet flow separation in a TE that meets the flow-fluid outlet, or Kutta-Jawkowski condition. For example, it is defined as a range including positive, zero, and negative AoA under an angular magnitude with no stall or separation bubble. In most foils, the range of +/− 4 degrees AoA satisfies this condition, but is not limited to this, and in various cases it may be a larger range and approach the stall AoA. Schenk US Pat. No. 4,354,648 teaches an array of protruding low-profile BL tripping devices to generate BL turbulence and reduce airfoil flow-separation on the vanes. Because the Schenk '648 device is not zero inlet-height and does not perfectly match the foil surface, it induces drag from horseshoe vortex or turbulence even if this device is proposed smaller than prior art VG It will be. Small size, discontinuity or point coverage and non-directional turbulence are not efficient BL reactivation methods.

Vijgen等のUS5,088,665には、「揚力と抗力特性を改善するために」要素の三角/鋸歯アレイまたは鋸歯パネルのTE以後に付加物を有するフォイルトレーリングエッジ(TE)での変形物を教示している。オリジナルベースフォイルの物理的な範囲外側の残余の能動空力学的要素の追加は、CVGをTEの前にあるフォイル表面上に、そしてオリジナルフォイルの物理的な範囲または境界内に付加することとは明らかに異なる。FritzのUS8,083,488はまた、TEで鋸歯のアッド−オンパネルを教示しており、Vijgenの‘665に対して区別され、特許性がある。ShibataのUS6,830,436には、トレーリングフォンカルマンストリート(von Karman Street)渦流シートを変更することによって、ノイズ減少及び効率増加の両者のためにTEで「歯形状」または鋸歯形状が付加される風力タービンブレードが教示され、請求されている。GliebeのUS6,733,240にはまた、流動混合を改善し、ノイズを減少させるために、ターボファンブレード上に鋸歯形状TE配列を教示し、請求しており、YoungのUS3,153,319とBalzerのUS6,612,106に教示されているように、同一の空力学的効果及び結果を使っている。Gliebeの‘240は、基準設計以下の抗力減少を教示しておらず、線形TEを妨害し、基準構成以上の抗力減少及び他の改善物を得るためにTE以前のフォイル上に簡単に付加されるCVGと明らかに区別される。   US Pat. No. 5,088,665 to Vijgen et al., “To Improve Lift and Drag Characteristics”, Triangular / Sawtooth Array of Elements or Foil Trailing Edge (TE) variants with appendages after TE of sawtooth panels. Teaches. The addition of the remaining active aerodynamic elements outside the physical range of the original base foil does not add CVG on the foil surface in front of the TE and within the physical range or boundary of the original foil. Obviously different. Fritz US8,083,488 also teaches serrated add-on panels at TE and is distinct and patentable against Vijgen's' 665. Shibata US 6,830,436 adds a “tooth shape” or serrated shape in TE for both noise reduction and increased efficiency by modifying the trailing von Karman Street vortex sheet. Wind turbine blades are taught and claimed. Gliebe US 6,733,240 also teaches and claims a serrated TE array on a turbofan blade to improve fluid mixing and reduce noise, and Young US 3,153,319 and The same aerodynamic effects and results are used as taught in US Pat. No. 6,612,106 to Balzer. Gliebe's 240 does not teach drag reduction below the reference design and is easily added on the pre-TE foil to obstruct linear TE and get drag reduction above the reference configuration and other improvements. This is clearly distinguished from CVG.

GodskのUS7,914,259には、その図3に示されるように、VGが付加された状態で基準の非失速AoAを約+10度から約+16度まで延びるように風力タービンブレードに沿って数列の不連続の従来技術のVGを使うことを教示している。Godskの‘259の図4は、不連続ランプとブレードVGが有するよく知られた問題点を示しており、これは、低いAoAと、+10度の基準失速AoAまでVGに取り付けられたブレードが、基準が変更されていないブレードより高い抗力係数(Cd)を有するという点である。   In Godsk US 7,914,259, as shown in FIG. 3, there are several sequences along the wind turbine blades to extend the reference non-stall AoA from about +10 degrees to about +16 degrees with VG added. Of discontinuous prior art VG. FIG. 4 of Godsk '259 shows a well-known problem with discontinuous ramps and blades VG, which is a low AoA and a blade attached to the VG to a +10 degree reference stall AoA. The criterion is that it has a higher drag coefficient (Cd) than an unmodified blade.

WortmanのUS5,069,402には、流体−流動ストリームラインからの高いAoAまたは分岐を効率的に有する表面から流動分離(失速と類似)を防止または減少させるために、C−130テールセクションのアップスイープ(upsweep)のような分岐−流動表面に沿って伝播される渦流を発生させるように従来技術の大きなブレードタイプVGを利用して、普通の大きな下流エディーと高い誘導抗力を発生させることを教示している。Wortmanの‘402技術のブレードVGそのものは相当な形態(form)−抗力を発達させるが、より大きな下流の分離抗力を低くするように作用して、事実的にこれらのVGが抗力を誘導するとき、総抗力−減少があるように見え、また他のかなり分離または失速された流動を変更するシナリオでは、抗力が相対的に減少する時にのみ見られ得る。   Wortman US Pat. No. 5,069,402 includes a C-130 tail section upgrade to prevent or reduce flow separation (similar to stall) from surfaces that have high AoA or branching efficiently from the fluid-flow stream line. Teaching to generate a normal large downstream eddy and high induced drag by utilizing a prior art large blade type VG to generate a swirl that propagates along a bifurcated-flowing surface such as a sweepsweeper doing. The Wortman '402 technology blade VG itself develops considerable form- drag, but acts to lower the greater downstream separation drag, effectively when these VGs induce drag In some scenarios, where there appears to be a total drag-decrease and alters other significantly separated or stalled flows, it can only be seen when the drag is relatively reduced.

ランプとブレードVGは、フォイル表面に縛られていないBLでさらに高い非−持続性渦流を生成する傾向にある。ディンプルとバンプは、渦流を生成するが、しかし、これらが非常に効率的であるか、または活性化されたものではなく、そして、バンプは、Reナンバーが変わってBLが薄くなるにつれ、さらに高いBLで過度な抗力を誘発するようになるブレードVGと同一のイシューを有する。   The ramps and blades VG tend to generate higher non-sustained vortices in BL that are not tied to the foil surface. The dimples and bumps produce eddy currents, but they are not very efficient or activated, and the bumps are higher as the Re number changes and the BL becomes thinner It has the same issue as the blade VG that will induce excessive drag in BL.

Martin、McVeigh等のAIAA論文である「圧縮可能な動的失速の受動制御」において、図27にヘリコプターローターブレードに使われた小さなブレードVGがブレードCを約0.01から約0.015に増加させ、約50%だけローターパワー要求条件をかなり増加させるのに対し、ブレード失速AoAを増加させるVGに起因して動的失速及びブレードピッチモーメントを減少させることを教示している。McVeighのUS7,748,958は、動的ブレード失速/ピッチモーメントを減少させるためのこのようなVG構造と方法を請求しているが、公開されたテスト結果及び公知の流動物理に基づいて、絶対的な抗力減少能力の付加を請求することはできない。 Martin, a AIAA paper such McVeigh in "passive control of the compressible dynamic stall" small blade VG about a blade C d of about 0.01 0.015 were used to helicopter rotor blades in FIG. 27 It teaches to increase dynamic stall and blade pitch moment due to VG increasing blade stall AoA while increasing rotor power requirement by about 50%. McVeigh US 7,748,958 claims such a VG structure and method for reducing dynamic blade stall / pitch moment, but based on published test results and known flow physics, It is not possible to request the addition of a general drag reduction ability.

VolinoのNASA研究報告書である「低圧タービンエアフォイル上の分離制御に用いられる合成渦流発生器ジェット」には、合成渦流発生器ジェット(VGJs)を用いた能動分離制御を教示しており、ここで、渦流は、部分的にコード方向の渦流流動を誘導するBL内への角のあるジェット流動をパルスで作ることによって生成され、流動分離バブルを減少させる通常のVGと類似した方式で役立つ。Volinoの接近法は、発生するエネルギーを消費する活性化されたブロワー(blower)流体−流動の一定のソースを要求しないように、その設計がネット−フロー(net−flow)音響生成のないパルス型ジェット流動を生成するという点で独特である。流体ジェットとさらに高いBL流動とモメンタム層の相互作用は、渦流状態を生成するが、これはまた、エネルギーをより広くスパン方向に後続するBL領域内に拡散するように試みながら抗力を生成させる。   Volino's NASA research report “Synthetic vortex generator jets used for separation control on low-pressure turbine airfoils” teaches active separation control using synthetic vortex generator jets (VGJs). Thus, the vortex is generated by pulsing an angular jet flow into the BL that partially induces a chordal vortex flow and serves in a manner similar to a normal VG that reduces flow separation bubbles. The Volino approach does not require a constant source of activated blower fluid-flow that consumes the energy it generates, and its design is a pulse type without net-flow sound generation. It is unique in that it produces a jet flow. The interaction of the fluid jet with the higher BL flow and the momentum layer creates a vortex state, which also creates drag while attempting to spread energy into the BL region that extends more widely in the span direction.

しかし、エアフォイルまたはLPTブレード流動を改善して分離を減少させるための全てのこれらの従来技術は、実際の世界の回転環境が渦流を境界層でフォイルスパン方向外側に対流するようにさらに大きくなるようにするさらなる複雑な条件を付加するという点でイシューを有する。これは、求心力が物理的に定義された生成点以後外側に(放射状にチップ側に)この表面に対してタイトに縛られていない渦流をさらに高いBL流体−流動パターンで回転させる傾向にあり、そして、ブレードがカーブ経路で加速し、付加的には、渦流が下流に移動する傾向にあるので、渦流をブレードに近く付けるように作用する相当な力がないため、渦流がBLの頂上に対流し、いかなるスパン方向二次流動もインターセプトでき、また外側に強く崩壊するという事実に起因する。   However, all these prior art techniques to improve airfoil or LPT blade flow and reduce segregation are even larger so that the real world rotating environment convects vortices outward in the foil span direction at the boundary layer It has an issue in that it adds further complex conditions. This tends to rotate the vortex that is not tightly bound to this surface outwardly after the physically defined generation point (radially on the chip side) with a higher BL fluid-flow pattern, The blade then accelerates in a curved path and, in addition, the vortex tends to move downstream, so there is no substantial force acting to bring the vortex closer to the blade, so the vortex is convectively on top of the BL However, this is due to the fact that any secondary flow in the span direction can be intercepted and strongly collapses outward.

この場合、BLを再活性化させ、流動分離と抗力を減少させるために、コード上により早く生成されるコード方向渦流の有益な意図は、Martin等により示されたように、実際は否定的になり、分離に影響を与えながら後続するBLを厚くして抗力を増加させる傾向にある混沌方式でフリーストリームに対して(よりスパン方向に渦流軸に対して)部分的に横断して作用するように渦流が歳差運動する。この効果は、チップで約1,200重力加速度で、LPTカスケード作動環境よりかなり低い求心加速度で動作するヘリコプターローターブレードについて明確に説明されてきた。BL上で渦流を作用または対流させる従来技術の渦流発生器は、Martin等により示されたように、回転環境で一般的に不利である。   In this case, the beneficial intention of the chordal vortex generated earlier on the cord to reactivate the BL and reduce flow separation and drag is actually negative, as shown by Martin et al. To act partially across the free stream (more to the vortex axis in the span direction) in a chaotic fashion that tends to increase the drag by increasing the subsequent BL while affecting the separation Eddy currents precess. This effect has been clearly explained for helicopter rotor blades operating at about 1,200 gravitational accelerations at the tip and at much lower centripetal acceleration than the LPT cascade operating environment. Prior art eddy current generators that act or convect eddy currents on the BL are generally disadvantageous in a rotating environment, as shown by Martin et al.

フリーストリーム流動に対してスパン方向のアフト−フェイシングステップ(Aft−facing steps)は、CalvertとWongによりAIAA論文である「ヘリコプターブレード腐食コーティングの空力学的衝撃」に教示されたように、捕捉された渦流を生成し、従って、流体損失と流動外乱が発生するということが知られている。これらは、UH−60のヘリコプターLE腐食防止ストリップ(EPS)上のように、単純なアフト−フェイシングステップに対する(即ち、流体−流動に対して90度で)スパン方向渦流がブレード作動点によって約+5%以上ブレード抗力を増加させるということが知られていることを教示している。   Aft-facing steps for free stream flow are captured as taught by Calvert and Wong in the AAAA paper “Aerodynamic Impact of Helicopter Blade Corrosion Coating”. It is known that eddy currents are generated and therefore fluid losses and flow disturbances occur. These are, as on UH-60 helicopter LE corrosion protection strips (EPS), that the span vortex for a simple aft-facing step (ie at 90 degrees to fluid-flow) is reduced by the blade operating point. It teaches that it is known to increase blade drag by + 5% or more.

UH−60の場合、例えば、〜0.5mmの高さと5mの長さのアフト−フェイシングステップは、約1万の縦横比を有する捕捉されたスパン方向のステップ−渦流フィラメントを意味し、流体力学的状況でこのような非常に細長い渦流フィラメント構造は、動的に安定的でない。例えば、ヘリコプターのような回転フォイルのLE部には、BLレベルの流体流動を強く撹乱させる数多くのメカニズムがある。スパン方向(または、一般的に放射状)二次上側−BL流動は、下部BLモメンタム層上で外側にせん断力を駆動してフォイルコードに対して角のあるように、それでEPSステップを横切って角のあるように流動する傾向にある。これは、フォイルモーションを追跡する粘性付着されるBL層での求心加速度に沿って強いステップ−渦流分解力(breakup impetus)を提供するようになり、測定によっては、スパンに対して角のあるように歳差運動して摂動してフォイル上で後続するBLを厚くし、そして抗力損失を増加させることのできる渦流セクションでステップ−渦流のセクションを連続的に外れるようにすることができる。LE上流の層流−流動領域でTollmien−Schlictig(TS)音圧波が発達して、増幅し、後側に流れてBL乱流への遷移を助けて、渦流ストリームをU字状に曲げられるようにし、これらの外乱はまた、ステップ−渦流安定性とシェディング(shedding)周波数に影響を与える。基準の、または非変更の流体−流動表面に対して抗力減少を発生させ、エネルギー損失を低減し、流体−流動効率を改善するようにアフト−フェイシングステップ装置が使われることが予想できなかった結果である。   In the case of UH-60, for example, an aft-facing step of ~ 0.5 mm height and 5 m length means a captured spanwise step-vortex filament having an aspect ratio of about 10,000, In a mechanical situation such a very elongated vortex filament structure is not dynamically stable. For example, in the LE part of a rotating foil such as a helicopter, there are numerous mechanisms that strongly disturb the BL level fluid flow. Spanwise (or generally radial) secondary upper-BL flow is angled across the EPS step so that the shear force is driven outward on the lower BL momentum layer and is angular to the foil cord It tends to flow as there is. This will provide a strong step-breakup impetus along the centripetal acceleration in the viscous-attached BL layer that tracks the foil motion and, depending on the measurement, may be angular to the span The step-vortex section can be continuously disengaged with a vortex section that can be precessed and perturbed to thicken the subsequent BL on the foil and increase drag loss. A Tollmien-Schlictig (TS) sound pressure wave develops in the laminar-flow region upstream of LE, amplifies, and flows to the rear side to help transition to BL turbulence so that the vortex stream can be bent into a U shape In addition, these disturbances also affect the step-vortex stability and the shedding frequency. It was unforeseeable that an after-facing step device could be used to generate drag reduction against a reference or unmodified fluid-flow surface, reduce energy loss, and improve fluid-flow efficiency It is a result.

Stephensの‘291、Wheelerの‘045と‘837、Rinkerの‘871、Vijgenの‘665等と、全ての他の知られた先行技術は、一般的に三角形状及び明らかに視覚的類似性を有する渦流発生器の形態を典型的に示しているが、空力学的分析によれば、このような形態と効果は、新たな技術のCVGとは明らかに異なるという点が容易に示される。   All other known prior art, such as Stephens' 291, Wheeler '045 and' 837, Rinker '871, Vijgen' 665, etc., generally have a triangular shape and apparent visual similarity While the vortex generator configuration is typically shown, aerodynamic analysis readily shows that such a configuration and effect is clearly different from the new technology CVG.

高圧タービン(HPT)ステージ:燃焼器からタービン入口温度(TIT)が増加し、エンジンをより軽量にし、燃料消費率(SFC)を改善するにつれ、ニッケル基盤スーパー合金が高いガス温度に直接耐え難いという点に達し、作動負荷下でエンジンコンポーネントを能動的に冷却させ、その形状と強度を維持するための他の方法が必要となった。典型的な設計は、流動温度が安全に減少する点まで燃焼器、HPTステータとローター、そしてダクト表面を冷却させるようにブリード(bleed)コンプレッサ冷却空気を使い、また冷却エネルギーコストを最小とするように、例えば、セラミックサーマルバリアコーティング(TBC)を使うことができる。TBCは、表面熱抵抗が増加するため、冷却条件及び関連したエネルギーコストを減少させるが、ベース金属が軟化しないように、または、これらの合金結晶配列がずれないように、十分な冷却を維持するよう残りの熱フラックスが除去されなければならない。   High Pressure Turbine (HPT) Stage: Nickel-based superalloys cannot withstand high gas temperatures directly as the turbine inlet temperature (TIT) increases from the combustor, making the engine lighter and improving fuel consumption (SFC) And other methods to actively cool engine components under operating loads and maintain their shape and strength were required. A typical design uses a bleed compressor cooling air to cool the combustor, HPT stator and rotor, and the duct surface to the point where the flow temperature is safely reduced, and minimizes cooling energy costs. For example, a ceramic thermal barrier coating (TBC) can be used. TBC reduces cooling conditions and associated energy costs due to increased surface thermal resistance, but maintains sufficient cooling so that the base metal does not soften or these alloy crystal alignments do not shift. The remaining heat flux must be removed.

HPT冷却:高温セクションダクトにおいて、さらに高く、さらに熱いガスの過度なミックス−ダウンまたは乱流が下部BLに流れるダクト表面とブレード(ローターとステータの両者)は、高温ガス流動下にあるコンポーネント表面に対してヒートフラックス負荷を増加させ、そして冷却条件を増加させるようになる。このような不利な流体−流動分離と乱流は、効率(抗力)と熱的耐久性がいずれも問題となる。   HPT cooling: In hot section ducts, excessive and hot gas excessive mix-down or turbulent flow in the lower BL duct surface and blades (both rotor and stator) are on the component surface under hot gas flow. On the other hand, the heat flux load is increased and the cooling condition is increased. Such disadvantageous fluid-flow separation and turbulent flow both have problems in efficiency (drag) and thermal durability.

先行技術の例としては、ブレード表面上で内部空気冷却を行うようにブレード上に孔を利用して表面膜−冷却を教示しているHowaldのUS3,527,543特許がある。Bird等の特許US5,193,975は、内部冷却通路、ピンクーリング及びTEスロット冷却空気排出部を有するタービンブレードを教示している。メイン流動と冷却流動速度がマッチングされず、スロット流動分離エッジが非常に(微妙な)鋭いエッジにテーパされなければ、不利な渦流が流動に対して直角に形成されるため、排出スロットストレート−エッジは、典型的に抗力に対して不利である。ZeleskyのUS5,378,108は、TE冷却流動を最適に分配するために変形されたTEシリーズのスロットと、抗力を最小化するためにサクション−フェイス壁厚さだけにより形成された薄いTEを教示している。GreenのUS5,374,162特許は、入力流動角度を変化させるのに効果的なブレードLEファウンテンヘッド(fountainhead)クーリングを教示している。Lee等のUS7,011,502は、ピンメッシュと冷却出口スロットを有するLEブリッジキャスティング配列を教示しているが、この出口スロットは、合わせられる流体流動がマッチングされず、エッジが鋭ければ不利なスパン方向渦流を有するようになる線形エッジの問題点を未だ持っている。   An example of the prior art is the Howald US Pat. No. 3,527,543 patent which teaches surface film-cooling utilizing holes on the blade to provide internal air cooling on the blade surface. Bird et al. US Pat. No. 5,193,975 teaches a turbine blade having an internal cooling passage, a pink ring and a TE slot cooling air exhaust. If the main flow and cooling flow rate are not matched and the slot flow separation edge is not tapered to a very (subtle) sharp edge, then the disadvantageous vortex will be formed perpendicular to the flow, so that the discharge slot straight-edge Are typically disadvantageous to drag. Zelesky's US 5,378,108 teaches a TE series slot modified to optimally distribute TE cooling flow and thin TE formed solely by suction-face wall thickness to minimize drag doing. The Green, US Pat. No. 5,374,162 teaches a blade LE fountainhead cooling that is effective in changing the input flow angle. US Pat. No. 7,011,502 to Lee et al. Teaches a LE bridge casting arrangement with a pin mesh and a cooling outlet slot, which is disadvantageous if the matched fluid flow is not matched and the edges are sharp. It still has the problem of linear edges that will have a span vortex.

ShihとNaのASME論文である「上流ランプ利用による増加する断熱膜−冷却効率性」は、ジェット孔内またはジェット孔に結合されたVGの代わりに冷却ジェット出口孔の前方にランプを使うことによって三つの因子までの断熱膜冷却効率性を改善することを教示している。ここで、ランプの後で捕獲されたスパン方向(フリーストリーム流動を横切る)渦流は、横にまたはスパン方向に冷却を向上させるために、冷却剤マス(mass)が流動スパンを横切って、そしてジェット出口孔の前に拡散するように、ジェットの不利なリーディング馬蹄渦流を崩壊させることによって冷却流体ジェット流動を変更するように作用する。このランプ/ジェット構成は、ランプに起因して約3倍さらに効果的な断熱冷却を示しているが、形態または圧力抗力が扁平なプレート基準線に対して増加するという点で、先に言及したように突出するランプ構造は不利である。さらに熱いガス層に突出するランプは、言及されたように、TBCの付加されるマス(mass)もまた必要とする。   Shih and Na's ASME paper “Increasing Thermal Insulation by Using Upstream Lamps—Cooling Efficiency” is achieved by using a lamp in front of the cooling jet outlet hole instead of VG in the jet hole or coupled to the jet hole. It teaches improving the cooling efficiency of adiabatic membranes up to three factors. Here, the span direction (crossing the free stream flow) vortex captured after the ramp causes the coolant mass to cross the flow span and improve the cooling laterally or in the span direction and the jet It acts to alter the cooling fluid jet flow by disrupting the unfavorable leading horseshoe vortex of the jet so that it diffuses before the exit hole. This ramp / jet configuration shows about 3 times more effective adiabatic cooling due to the ramp, but is mentioned earlier in that the form or pressure drag increases relative to the flat plate baseline. Such a protruding lamp structure is disadvantageous. A lamp that protrudes into a hotter gas layer also requires a mass to which TBC is added, as mentioned.

それで、捕獲されたスパン方向渦流が冷却流体の拡散を助けるShihとNaのランプとステップアイディアは、不利な流体流動抗力効率と粘性損失に対する冷却改善物をトレードする。NASAにより報告されたように、メイン冷却ジェット流動の不利なキドニー(kidney)渦流を最小にするために作用する「反−渦流」対のさらに小さな上流ジェットを教示しているWheeler VG.Heidmannの「高送風比で反−渦流膜冷却設計の数値的研究」のように、ランプエッジでコード方向渦流がなく、スパン方向渦流だけを発生させるためにランプに対するモデリングが構成された。この方法は、断熱冷却をスパン方向に拡散させ、ジェット流動が表面から分離されるジェット−リフトオフ(liftoff)を避けるように試みられたが、フォイル抗力損失やタービン抗力効率を減少させる組み合わせとして教示されてはいない。   Thus, Shih and Na ramps and step ideas, where trapped spanwise vortices aid the diffusion of cooling fluid, trade cooling improvements against adverse fluid flow drag efficiency and viscous losses. As reported by NASA, Wheeler VG. Teaches a smaller upstream jet of “anti-vortex” pairs that act to minimize the adverse kidney vortex of the main cooling jet flow. As in Heidmann's “Numerical Study of Anti-Vortex Film Cooling Design with High Blow Ratio”, modeling for the lamp was configured to generate only the span vortex without the cord vortex at the ramp edge. This method has been attempted to diffuse adiabatic cooling in the span direction and avoid jet-liftoff where jet flow is separated from the surface, but is taught as a combination to reduce foil drag loss and turbine drag efficiency. Not.

タービュレータはまた、冷却剤パイプ流動内側に三角形、ランプ形、山形等、そして冷却された高圧タービン(HPT)ローターブレード、ステータ及び高温ガス流動表面の内側の曲がりくねった冷却通路として形成される。この場合は、流動ジオメトリがCVGとは異に誘発された抗力にもかかわらず、熱伝達または熱伝導及び冷却効率を最大にするために、加熱された表面BL流体を冷却コア流体流動内にバックアップして混合させるように最大流動乱流を提供するように構成される。ここで、表面ステップまたは山形渦流と乱流−誘導構造物は、空力学的に共に隣接するように構成され、渦巻き状態が消滅するとき、冷却流体がより円滑な流動内に再組織されなくなる。明らかには、これは、流体−流動の低−抗力操作ではなく、流動BL分離が作動流体による熱伝達を改善するように実際に強化され、これらの従来技術の構造物は、明らかにCVGとは異なる。   Turbulators are also formed inside the coolant pipe flow as triangles, ramps, chevrons, etc., and tortuous cooling passages inside the cooled high pressure turbine (HPT) rotor blade, stator and hot gas flow surface. In this case, the heated surface BL fluid is backed up in the cooling core fluid flow in order to maximize heat transfer or heat transfer and cooling efficiency despite the drag induced by the flow geometry unlike CVG. Configured to provide maximum flow turbulence for mixing. Here, the surface step or chevron vortex and the turbulent-guiding structure are configured to be aerodynamically adjacent together so that when the vortex state disappears, the cooling fluid is not reorganized into a smoother flow. Obviously this is not a fluid-flow low-drag operation, but is actually enhanced so that flow BL separation improves heat transfer by the working fluid, and these prior art structures are clearly CVG and Is different.

HPT熱バリア性能:TerryのUS2,757,105とHaskellのUS5,260,099は、エンジンブレードコーティングの価値を教示しており、Driverの特許US4,303,693は、プラズマスプレーコーティングの価値を教示している。Kojima等の特許US5,630,314は、タービンブレードのための「タイル状」または円柱状サーマルバリアコーティング(TBC)を教示しており、Nissley等の特許US5,705,231は、ガスタービン温度で良好な摩耗とスポーリング抵抗を有するプレ−クラックトまたはセグメンテッド(pre−cracked or segmented)プラズマスプレータイプのセラミックコーティングを教示している。Nissleyと先行技術はまた、セラミック接着を改善し、熱膨張係数マッチングを改善し、取り扱いやすい転移層を提供し、そして高く機械的な、そして熱ストレスコンポーネントに典型的に用いられる、例えば、ニッケルスーパー合金のベース層に増加した熱的酸化保護を提供するために、拡散型または表面結合コーティング(例えば、MCrAlY、アルミナイド、アルミナ等)の価値を教示している。   HPT thermal barrier performance: Terry US 2,757,105 and Haskell US 5,260,099 teach the value of engine blade coating, and Driver patent US 4,303,693 teaches the value of plasma spray coating. doing. Kojima et al. US Pat. No. 5,630,314 teaches a “tile” or cylindrical thermal barrier coating (TBC) for turbine blades, and Nissley et al. US Pat. No. 5,705,231 describes gas turbine temperatures. It teaches pre-cracked or segmented plasma spray type ceramic coatings with good wear and spalling resistance. Nissley and the prior art also improve ceramic adhesion, improve thermal expansion coefficient matching, provide a transfer layer that is easy to handle, and are typically used for high mechanical and thermal stress components, such as nickel super It teaches the value of diffusion or surface bonded coatings (eg, MCrAlY, aluminide, alumina, etc.) to provide increased thermal oxidation protection to the base layer of the alloy.

Spengler等の特許US4,576,874は、耐久性を向上させるために、タービンブレードに一つ以上のセラミックTBC層を適用し、特にクーラー状態で循環されたとき、セラミックがテンション状態にあり、亀裂とスポールが少なく発生するように作動条件により近い上昇した温度でセラミックを適用することを教示する。Strangmanの特許US6,224,963は、コーティングセクションが機械的に摩耗または損傷すると、スポーリングの問題点を減少させるようにTBCのレーザセグメンテーションを教示する。従って、タービンステージにTBCを適用するための重要なイシューは、熱負荷、慣性負荷と化学腐食効果への最大抵抗性を保障するための、及び異種の熱膨張係数の最大マッチングと、機械的な損傷、スポーリングに対する抵抗性である。   Spengler et al., US Pat. No. 4,576,874, applied one or more ceramic TBC layers to a turbine blade to improve durability, especially when circulated in a cooler state, the ceramic was in tension and cracked. And teach applying ceramics at elevated temperatures closer to operating conditions so that less spalling occurs. US Patent No. 6,224,963 to Strangman teaches TBC laser segmentation to reduce spalling problems when the coating section is mechanically worn or damaged. Therefore, important issues for applying TBC to turbine stages are to ensure maximum resistance to thermal loads, inertial loads and chemical corrosion effects, and to the maximum matching of different thermal expansion coefficients and mechanical Resistance to damage and spalling.

圧縮機性能:圧縮機の効率は重要であり、そしてステータとローターブレードがこれらの自由な分離条件に近く作動するようになり、さらに高い拡散因子、さらに高い回転角度、さらに高いブレード負荷を獲得しながら流体流動−分離を遅延させることのできる固有のBL制御が、1ステージ当たりさらに高い圧力上昇を許容する。これに加えて、圧縮機は、多数のステージ(ステータ/ローターディスク対)間に伝播する流動分離が流体−流動破壊、サージング(surging)/パワー損失及び局限では機械類に対する損傷を完了するように導き得る問題点を有する。   Compressor performance: The efficiency of the compressor is important, and the stator and rotor blades will now operate close to these free separation conditions, gaining higher diffusion factors, higher rotation angles and higher blade loads However, the inherent BL control that can delay fluid flow-separation allows higher pressure rise per stage. In addition, the compressor ensures that the flow separation propagating between multiple stages (stator / rotor disk pairs) completes fluid-flow failure, surging / power loss and localized damage to machinery. Has problems that can lead to it.

フォイルサクション−フェイス上流体−流動ジェットは、流動分離を減少させるのに使われ得る。
圧縮機ローターとステータブレードは、例えば、タービンステージフォイルよりは、さらに薄く、あまりキャンバー(camber)されていないセクションであるので、ジェットのための流体−流動収穫が許容するように内部流動ギャラリーの付加は、製造上の挑戦であるが、しかし、一般的に多くの中央ブレード材料は、中立のストレス軸に近くあるので、一部は、かなり折衝されたセクション慣性または強度なしに除去され得る。もちろん、小さな流動ダクトは、目詰まりに敏感であり、そして馬蹄渦流を誘発でき、制御されなければリフト−オフを経験し得る問題点が未だある。より小さなジェットエンジンは、しばしば燃焼器以前の高圧ステージで遠心タイプの圧縮機を使う。
Foil suction-on-face fluid-flow jets can be used to reduce flow separation.
The compressor rotor and stator blades are thinner and less cambered sections than, for example, turbine stage foils, so the addition of an internal flow gallery to allow fluid-flow harvesting for the jet Is a manufacturing challenge, but in general many central blade materials are close to the neutral stress axis, so some can be removed without much negotiated section inertia or strength. Of course, small flow ducts are sensitive to clogging and can still induce horseshoe vortices and still experience lift-off if not controlled. Smaller jet engines often use centrifugal type compressors in the high pressure stage before the combustor.

ファンステージ:ファンモータブレードまたはアクチュエータディスクは、高い多数の例えば5〜10.1のスラスト(thrust)比で高温−セクションスラストを増加させるために、LPTからのトルクを、エンジンコアをバイパスする冷却−セクションスラストに典型的に転換するブレード形流体−流動構造物であって、高強度チタンまたは繊維強化プラスチック(FRP)で典型的に製造される。例えば、炭素繊維とエポキシまたは他の樹脂(及び、さらには金属ブレード)で作製されたFRPブレードは、雨、霰または砂または他の吸入された小さなFOD物体と、さらには飛び散る火山灰からLE腐食が発生しやすく、そして最も好ましい空力学的性能と層流のために、非常に3次元的に外形が形成される。   Fan stage: Fan motor blades or actuator discs are hot at a high number of thrust ratios, eg 5-10. 1-cooling to bypass the engine core, torque from the LPT to increase section thrust- A blade-type fluid-flow structure that typically converts to section thrust, typically made of high strength titanium or fiber reinforced plastic (FRP). For example, FRP blades made of carbon fiber and epoxy or other resin (and even metal blades) are subject to LE corrosion from rain, hail or sand or other inhaled small FOD objects, and even scattered volcanic ash. It is easy to generate and is contoured very three-dimensionally for the most favorable aerodynamic performance and laminar flow.

123´´/3.1mの直径のGE90複合ファンのような例は、腐食防止及び鳥類衝撃のようなFOD物体を吸収し、この物体から生存できる能力を提供するために、凹結合式(recessed bonded−on)複合3D形状のチタン加工されたLEストリップを有するブレードを使う。   Examples such as the 123 ″ /3.1 m diameter GE90 composite fan are recessed to provide a capability to absorb and survive FOD objects such as corrosion protection and bird impact. bonded-on) A blade with a composite 3D-shaped titanium machined LE strip is used.

LE EPSストリップとアフト複合構造物との間のインターフェースは、振動またはストレス−誘発エッジ分離または腐食により発達し得、不利なスパン方向渦流を許容する小さなギャップを不可避に有するポイントである。好まれる同一平面の(flush)ストリップは、空気流動を妨害し、付加的な抗力とエネルギー損失を引き起こしながら、作動中に剥がれ得る転移部のすぐ後のペインティングされた表面に対して最小限の腐食防止を提供する。   The interface between the LE EPS strip and the aft composite structure can be developed by vibration or stress-induced edge separation or erosion, and is a point that inevitably has a small gap that allows unfavorable spanwise vortices. The preferred flush strip minimizes the painted surface immediately after the transition that can peel off during operation, impeding air flow and causing additional drag and energy loss. Provides corrosion protection.

例えば、Gliebeの‘240、Stephensの‘291の項目13のように、鋸歯形状のフォイルまたはボディTEの全ての装置は、ストレスを受けている必須的には最も薄いフォイルTEの空力弾性表面上に疲労−亀裂開始及び伝播のためのサイトになり得る機械的な応力集中点をまた紹介している。   For example, all devices of serrated foil or body TE, such as Gliebe '240, Stephens' 291 item 13, are on the aeroelastic surface of essentially the thinnest foil TE under stress. It also introduces mechanical stress concentration points that can be sites for fatigue-crack initiation and propagation.

ノイズ及びLEBU:冷却/高温ダクト流動混合:Youngの‘319は、流動混合を増加させ、流動渦巻きを破壊して、ジェットエンジンの高温排気流動で流動速度勾配とノイズ生成メカニズムを減少させるように多くのタイプの鋸歯形態及び類似3D装置を教示している。Balzerの‘106は、エンジンノイズを減少させるように排気流動混合を改善するために排気ノズルの山形延長部を教示する。ボーイング787のナセル(nacelles)は、エンジンノイズを減少させるように、Balzer特許‘106タイプの鋸歯形状部を使っているが、結果的な流動は、空力学的ボディ表面に付けられるBL上ではなく、冷却と高温流体−流動ストリーム間のフリーストリーム境界で作用し、従って、これらの渦流は、発散される音響ノイズスペクトルを減少させるように流動−混合に単純に用いられる。このような構成は、BL流動再−層流化を改善するものではなく、単純に渦流流体−流動モメンタムと損失を誘発する渦流について予測され得るように、ノイズを低くするものの、抗力を増加させることが報告されている。   Noise and LEBU: Cooling / Hot Duct Flow Mixing: Young's 319 is much more to increase flow mixing, break flow vortices and reduce flow velocity gradients and noise generation mechanisms in jet engine hot exhaust flow Types of sawtooth configurations and similar 3D devices are taught. Balzer '106 teaches an exhaust nozzle chevron extension to improve exhaust flow mixing so as to reduce engine noise. The Boeing 787 nacelles use Balzer '106 type saw blades to reduce engine noise, but the resulting flow is not on the BL attached to the aerodynamic body surface. Acting at the free stream boundary between the cooling and hot fluid-fluid streams, these vortices are therefore simply used for fluid-mixing to reduce the diverged acoustic noise spectrum. Such a configuration does not improve BL flow re-laminarization, but reduces drag but increases drag, as can be expected for vortex flows that simply induce vortex fluid-flow momentum and loss. It has been reported.

エンジンコアでの流動ダクティング:Lutjen等は、特許出願US2011/0300342において、金属基板は、上昇した垂直部(壁)により囲まれ、次に、従来技術タイプのトップ−コーティングされたセラミックTBCに機械的に固定され、このTBCを維持して安定化するように設計されるオーバーハングリップ部を形成するために、機械的なコイニング(coining)/変形によりさらに変更され得るポケットまたはブラインドリセスのアレイを形成するように凹になり得る。これは、TBCの亀裂のあるセクションを捕獲して維持するために、セラミックをさらに小さなセクションに「タイリング(tiling)」する従来技術の派生であるので、スポーリングとTBC損失が最小となる。   Fluid Ducting at Engine Core: In patent application US2011 / 0300342, the metal substrate is surrounded by raised vertical parts (walls) and then machined into a prior art type top-coated ceramic TBC. An array of pockets or blind recesses that can be further modified by mechanical coining / deformation to form an overhang grip that is fixedly secured and designed to maintain and stabilize this TBC. Can be concave to form. This is a derivative of the prior art that “tils” the ceramic into smaller sections to capture and maintain the cracked section of the TBC, thus minimizing spalling and TBC losses.

Lutjenの‘342は、凹部の下部平坦部50がリップ側壁54に対して直角になるように明確に表示されていることを教示している。この設計は、負荷がかかって振動する機械的なセクションの教示された直角の交差点(言い換えれば、混合または転移の小さな半径)が疲労寿命を減少させ、材料亀裂が始まるポイントを提供するように作用する応力集中子(concentrator)を形成するというイシューがある。最も大きく可能なルート(root)半径を有する優秀で異に形成された側壁は、負荷表面からより強いロード−ベアリングビーム(load−bearing beam)延長部を形成して、またこの表面を支持し、振動モードと屈曲または偏向を最小化するのに役立ち、付加の局所慣性モーメントをかなり増加させる。もちろん、単純または複合方式でカーブされた大きな流動制御表面は、圧力の作用力と慣性負荷に耐えて空力弾性効果に対する抵抗性を有するが、リップ側壁を有することは、構造的な効率(全ての大きさ対全質量における全強度)を改善することを有用にし、Lutjenの先行技術はなくなる。   Lutjen's' 342 teaches that the lower flat portion 50 of the recess is clearly labeled so that it is perpendicular to the lip sidewall 54. This design works so that the taught perpendicular crossing of the mechanical section that is under load and vibrates (in other words, a small radius of mixing or transition) reduces fatigue life and provides a point at which material cracking begins. There is an issue of forming a stress concentrator. Excellent and differently formed sidewalls with the largest possible root radius form a stronger load-bearing beam extension from the load surface and also support this surface; Helps minimize vibration modes and bending or deflection, and significantly increases the additional local moment of inertia. Of course, large flow control surfaces that are curved in a simple or combined manner can withstand the force and inertial loads of pressure and resist aeroelastic effects, but having lip sidewalls is structurally efficient (all Lutjen's prior art is eliminated, making it useful to improve (size vs. total intensity at total mass).

振動により誘発される反り応力は、信頼性のあるTBC「タイル」付着に不利である。
加えて、Lutjenの形成された維持リップ項目28と28’は、典型的に(その図5と6のように)最終に境界が形成された滑らかなTBCコーティングで最も薄いポイントであり、従って、上の高温ガスからTBCを通して行う最も大きな熱負荷を運搬するのに作用する。ここで、Lutjenの本来まっすぐな側面の凹んだ側壁54は、さらに大きな壁ルート半径を有するので、下の冷却流体またはガスに対する最小の熱抵抗を提供せず、これは、最も好ましい金属強度と歪み/クリープ抵抗のための最も低い可能な温度で、最も高い熱応力でリップ(壁頂上)金属領域を維持するための最適な熱伝達構成ではない。Lutjenの‘342は、第一に静的なダクティング表面に適用されるTBC保護を教示しているが、TBCがTBC保護を必要とする他のアイテムに付加され得ることを許容するが、熱的利点だけを教示し、絶対表面または形態抗力減少特性は、教示していない。
The warpage stress induced by vibration is detrimental to reliable TBC “tile” attachment.
In addition, Lutjen's formed retaining lip items 28 and 28 'are typically the thinnest point in the final bounded smooth TBC coating (as in FIGS. 5 and 6), and therefore It serves to carry the greatest heat load that is made through the TBC from the hot gas above. Here, the concave side wall 54 of Lutjen's inherently straight side has a larger wall root radius and therefore does not provide minimal thermal resistance to the underlying cooling fluid or gas, which is the most favorable metal strength and strain. / Not the optimal heat transfer configuration to maintain the lip (wall top) metal area at the lowest possible temperature for creep resistance and the highest thermal stress. Lutjen '342 teaches TBC protection applied primarily to static ducting surfaces, but allows TBC to be added to other items that require TBC protection, Only the technical advantages are taught, not the absolute surface or morphological drag reducing properties.

WennerstromのUS4,076,454は、軸流圧縮機内に入口ダクティング上にブレードVGの付加を教示する。彼は、一特徴として低くなったダクティング抗力を教示せず、請求することができず、このVGは、ダクティングまたはディフューザーセクションでいかなる抗力減少の利点なしに下流ブレード上で分離されない流体−流動を維持するために作用するように請求される。静的ローター入口ダクティングからの流動変形は、渦流が下流回転圧縮機ブレードの流動分離特性を間接的に改善しながら教示される。   Wentherstrom US Pat. No. 4,076,454 teaches the addition of a blade VG on the inlet ducting in an axial compressor. He does not teach or claim reduced ducting drag as a feature and this VG is a fluid-flow that does not separate on the downstream blade without any drag reduction benefits in the ducting or diffuser section Is charged to act to maintain. Flow deformation from static rotor inlet ducting is taught while the vortex indirectly improves the flow separation characteristics of the downstream rotary compressor blade.

ナセルと付着パイロン:ガスのような作動流体をボーイング737−600の、例えば、CFM−56のような近代のターボファンエンジンに進入させることは、囲むナセルにより細かく加工処理され、そして、ほとんどのナセルは、入ってくる流体−流動を減速させるための初期内部発散−ダクトまたはディフューザーとして作用して、第1ステージファンセクションと圧縮機ステージは、カスケードブレードチップが超音速にならず、また高い損失の超音速またはマッハ衝撃波を発生させずに動作できる。高い羽根/ナセルAoAでいくつかのナセルの初期内部発散流体−流動は、不利な条件である内部ナセル壁から分離されるか、または使われたディフューザー流動の量制御は、これを避けるように制限されるか、または能動吸入制御がファンブレード以前でダクト内部表面の緩和流動分離物に付加されなければならない。ファンセクションから出てくる冷却セクションダクティングは、内部及び外部ダクト表面上で発散して収める混合ダクトを移動するようになり、凹セクション上でテイラー・ゲルトラー(TG)のような流動イシューの対象となり得る。他の航空機渦流−ウェークを交差することはまた、エンジンを通した転移流動付着とサージ等の問題を引き起こし得る。   Nacelle and adhering pylon: The entry of a working fluid such as a gas into a modern turbofan engine in a Boeing 737-600, eg, CFM-56, is finely processed by the surrounding nacelle and most nacelles Acts as an initial internal divergence-duct or diffuser to slow down the incoming fluid-the first stage fan section and the compressor stage make the cascade blade tips not supersonic and high loss Operate without generating supersonic or Mach shock waves. High nails / nacelle AoA, some nacelle initial internal divergent fluid-flow is separated from inner nacelle wall, which is a disadvantageous condition, or the amount control of diffuser flow used is limited to avoid this Or active suction control must be added to the relaxed flow separation on the duct interior surface before the fan blades. Cooling section ducting coming out of the fan section will move through the mixing duct that diverges on the inner and outer duct surfaces and is subject to flow issues such as Taylor-Gertler (TG) on the concave section. obtain. Crossing other aircraft vortex-wakes can also cause problems such as transfer flow adhesion and surge through the engine.

ボーイング737−600、エアバス319とC−17はいずれも、ナセル外部の入口LEの後の略2時及び/又は10時位置で大きなブレードまたはベーンVGを用いるエンジンナセルの近代例を教示しているが、これは、最小の流動崩壊と乱流損失が要求されるにつれ、高いAoAで上部ナセル表面周囲の外部流体−流動が付着状態に維持されながら、付着パイロン上に、及び後続する羽根下と上にして適切に後方に流れることを保障するようになる。巡航時、これらのVGは、渦流が不要であり、最小のAoAにあるようになり、形態(form)抗力を最小とするが、付加的な形態及び濡れた表面スキン抗力を常に示す。全体的に、このような構成は、ナセル/パイロン/羽根/ボディ流動相互作用を改善するために渦流を発生させる最小の抗力構成ではない。   Boeing 737-600, Airbus 319 and C-17 both teach modern examples of engine nacelles using large blades or vane VG at approximately 2 and / or 10 o'clock after the inlet LE outside the nacelle. However, as minimum flow disruption and turbulent loss are required, the external fluid-flow around the upper nacelle surface at high AoA remains attached, while on the attached pylon and under the subsequent vane. It will ensure that it flows properly backwards up. When cruising, these VGs do not require eddy currents, become at a minimum AoA, and minimize form drag, but always exhibit additional morphology and wet surface skin drag. Overall, such a configuration is not the minimum drag configuration that generates vortices to improve nacelle / pylon / blade / body flow interactions.

ナセル/エンジンパイロンは、干渉と二次効果に起因した流動インターフェースイシューと抗力のさらに他の領域であるので、抗力と流体−流動損失を制御するためにフェアリングを必要とする。これは、パイロン取付燃料タンク、羽根先端タンクまたは他のポッドまたはVORブレードアンテナのような構造物のように、例えば、羽根または胴体外部に取り付けられる全ての空力学的ボディと装置に対して事実であり、これらのボディと装置において、航空機ピッチとヨー(yaw)と二次流動渦流が不利な揚力、流動分離、動的不安定性及び流動相互作用と抗力を起こし得る。これらのイシューはまた、取付レッグやリンク等を有する水中翼のような水力学的例でも現れる。   Since the nacelle / engine pylon is yet another area of flow interface issues and drag due to interference and secondary effects, fairing is required to control drag and fluid-flow losses. This is true for all aerodynamic bodies and devices that are mounted outside the wing or fuselage, such as structures such as pylon mounted fuel tanks, wing tip tanks or other pods or VOR blade antennas. In these bodies and devices, aircraft pitch, yaw and secondary flow vortices can cause adverse lift, flow separation, dynamic instability and flow interactions and drag. These issues also appear in hydrodynamic examples such as hydrofoils with mounting legs, links, and the like.

LeonのUS5,156,362は、エンジンナセル流動分離制御のための後退可能なブレードタイプのVGを教示する。このブレード上部エッジは、後退時、ナセル及びストリーム流動と一致する。活動の際、このVG表面は、流動に対して角をなしており、ナセル表面とは一致せず、巡航時には抗力を誘発するようになるが、これが後退可能で機械的に複雑な特徴物が使われる理由である。このブレードVGは、配置時、強い渦流効果を誘発するように、最大の上側−BLのフリー−ストリーム流体−流動を獲得するための高さで多くのBL厚さを有する。   Leon, US 5,156,362 teaches a retractable blade type VG for engine nacelle flow separation control. This blade upper edge coincides with nacelle and stream flow during retraction. During activity, this VG surface is angled with respect to the flow and does not coincide with the nacelle surface and will induce drag during cruising, but this is a reversible and mechanically complex feature. This is why it is used. This blade VG, when deployed, has a high BL thickness at a height to obtain maximum upper-BL free-stream fluid-flow to induce a strong vortex effect.

ニュートン流体−流動が入って、CVG基盤の流体−流動変形技術のいくつかの方式でこの流動を処理し、この流体−流動を出力するターボ機械類、装置及びプロセスに対する改善されたエネルギー効率と能力を提供することが本発明の目的である。処理は、このニュートン流体−流動からエネルギーまたは仕事の付加または抽出を意味し、及び/又は流体−流動速度、圧力及び/又はモメンタムの偏向と変更を意味する。   Improved energy efficiency and capacity for turbomachinery, devices and processes that contain Newtonian fluid-flow, process this flow in some manner of CVG-based fluid-flow deformation technology, and output this fluid-flow It is an object of the present invention to provide Processing refers to the addition or extraction of energy or work from this Newtonian fluid-flow and / or the deflection and modification of fluid-flow velocity, pressure and / or momentum.

本新規な統合されたCVG技術の実施例の意図は、「グリーン」となり、エネルギー使用及び関連した二酸化炭素の排出を低減できるようにすることである。
従来技術とは異なり、新規技術である統合されたCVGは、特に低いAoA値で抗力を低くするカスケード回転環境で効果的なVG設計である。統合されたCVG効果は、さらに大きなサクション−フェイスアフトフォイルに対して付加のBLの流体−流動エネルギーを被動的に誘発させるようにフォイルまたはブレードで強化され得るが、これにより獲得される圧力−フェイス流体−流動、または他の流体ソースを使うことによって、失速(stall)または流体−流動分離性能に利益になるようにサクションフェイスに向かう流動制御経路を通して分離をさらに遅延させることができるようになる。
The intent of this new integrated CVG technology embodiment is to be “green” to reduce energy usage and associated carbon dioxide emissions.
Unlike the prior art, the new technology, integrated CVG, is an effective VG design, especially in cascaded rotating environments with low drag at low AoA values. The integrated CVG effect can be enhanced with foils or blades to passively induce additional BL fluid-flow energy for larger suction-face aft foils, but the pressure-face gained thereby The use of fluid-flow, or other fluid source, allows the separation to be further delayed through the flow control path towards the suction face to benefit stall or fluid-flow separation performance.

CVGは、流体−流動混合を出力し、付加の抗力とエネルギー損失なしに流動ノイズを低減するように構成され得る。エンジンナセル、パイロンと、他の空力学的ボディインターフェースと表面は、抗力低減と改善された流動制御技術がまた新たなCVG技術に助けられる領域である。   The CVG can be configured to output fluid-flow mixing and reduce flow noise without additional drag and energy loss. Engine nacelles, pylons, and other aerodynamic body interfaces and surfaces are areas where drag reduction and improved flow control technology are also helped by new CVG technology.

遠心圧縮機と、均一混合式流動タイプのインペラとディフューザーと、流体ポンプ、ターボチャージャー等は、新規な統合されたCVG技術を利用して流体−流動分離を最小とするBL流動制御に助けられるが、この新規な統合されたCVG技術は、インペラとディフューザーブレード及び当該の流体−流動制御構造物上で流体−流動抗力、流動分離/キャビテーション、そして発生した音響ノイズを低減する。   Centrifugal compressors, homogeneously mixed flow type impellers and diffusers, fluid pumps, turbochargers, etc. are helped with BL flow control to minimize fluid-flow separations using a new integrated CVG technology This new integrated CVG technology reduces fluid-flow drag, flow separation / cavitation, and generated acoustic noise on the impeller and diffuser blade and the fluid-flow control structure.

流動ダクティングと、例えば、エンジンs−ダクトでの改善物は、実質的にパイプまたは他のタイプの流体−流動導管または表面制限手段での一般ニュートン流体−流動(内部と外部流動の両者)のケースであるので、ここに教示されたCVG流動制御方法は、従来技術の流体−流動制御表面に現在使われた壁、表面、パイプ、ダクト及びいかなる流動制御構造物にも採用を許容する。   Improvements in flow ducting and, for example, engine s-ducts, are substantially equivalent to general Newtonian fluid-flow (both internal and external flow) in pipes or other types of fluid-flow conduits or surface limiting means. As a case, the CVG flow control method taught herein allows for adoption on walls, surfaces, pipes, ducts and any flow control structure currently used for prior art fluid-flow control surfaces.

新規なCVGは、相当なエネルギーを消費する横方向流動構造物なしに持続的な渦流を生成し、最大及び選択可能な流動エネルギーを、分離に抵抗する下流流体−流動表面側の下に対流する傾向にある渦流内に流れるようにする。これは、任意の表面とBL流体−流動を有益に変更して、非分離流動体制及び/又はオフ−デザインの状況で作動するとき、流動分離への抵抗性を提供し、絶対抗力を低くし、そして、この低くなった抗力を示すことのできる優れた方法を提供する。基本的な統合されたCVG構造は、これらの特性を説明しており、そして、エンジンまたは流体−流動制御装置と表面に統合されるとき、多くのアプリケーション位置と実施例で従来技術をかなり改善するように構成され得る。   The novel CVG produces a continuous vortex without a significant energy consuming lateral flow structure and convects the maximum and selectable flow energy down the downstream fluid-flow surface side that resists separation It flows in the eddy current which tends. This beneficially alters any surface and BL fluid-flow to provide resistance to flow separation and lower absolute drag when operating in non-separated flow regimes and / or off-design situations. And provide an excellent way to demonstrate this reduced drag. The basic integrated CVG structure accounts for these characteristics and significantly improves the prior art in many application locations and embodiments when integrated on the surface with an engine or fluid-flow controller. Can be configured as follows.

全ての図面は、縮尺を合わせていないが、例示の目的で、多くの選択的な実施例の特徴で細かく説明される。
図1aは、統合されたCVGが内在された低圧タービンステータまたはローターブレードの一部を描写している。図1bは、LPTの統合されたCVGの表面上細部の圧力−フェイス図を示し、図1cは、オプションのブレード−チップのCVGと二次CVGを含むサクションまたは上部フェイスから見た図である。
All drawings are not to scale, but are illustrated in detail in the features of many alternative embodiments for illustrative purposes.
FIG. 1a depicts a portion of a low pressure turbine stator or rotor blade with integrated CVG. FIG. 1b shows a pressure-face diagram of the surface detail of the LPT integrated CVG, and FIG. 1c is a view from the suction or top face containing the optional blade-tip CVG and secondary CVG.

図2aは、統合されたCVGが内在された低圧タービンステータまたはローターブレードのさらなる例を説明しており、ルートエンド断面切断部はサクション−フェイスが延びた流動制御ジェットとステップ−渦流膨張グルーブがオプションで付加された一実施例を示す。図2bは、圧力−フェイスのCVGバレー及び/又はチップ収集点でオプションのコントロール−ジェット流体ソースピックアップを説明する。図2cは、細部的な気流を含む、角のあるサクション−フェイスアフトフェイシングCVGステップの断面を示す。   FIG. 2a illustrates a further example of a low pressure turbine stator or rotor blade with an integrated CVG, where the root end cross-section cut is optional with a flow control jet with an extended suction-face and a step-vortex expansion groove An embodiment added in FIG. FIG. 2b illustrates an optional control-jet fluid source pickup with pressure-face CVG valley and / or tip collection point. FIG. 2c shows a cross-section of the angular suction-face-after-facing CVG step, including detailed airflow.

図3は、ルートハブフィレット(fillet)を有するLPTステータまたはローターブレードを説明しており、また境界が形成されたハブエンド−壁のCVGだけでなく、非対称の延びたCVGステップ構成によって、変形され、省略され、二倍となってピーク(peak)であるCVGチップを示す。   FIG. 3 illustrates an LPT stator or rotor blade having a root hub fillet and is modified and omitted by an asymmetric extended CVG step configuration as well as a bounded hub end-wall CVG. The CVG chip is doubled and shows a peak.

図4aは、付加のジェット流動制御のためのオプションによって、統合されたオジバル(ogival)バージョンのCVGが内在された低圧圧縮機(LPC)ステータまたはローターブレードのサクション−フェイスの部分の例と断面切開図を詳細に説明する。図4bは、圧力−フェイスCVGバレー部及び/又はチップ収集ポイントからオプションであるコントロール−ジェット流体ソースピックアップ部を含むLPCステータまたはローターブレード圧力−フェイスの部分を示す。図4bはまた、サクション−フェイスCVGアレイから他のピッチとオフセットを有するオジバル圧力−フェイスCVGアレイバージョンを示す。   FIG. 4a shows an example of a suction-face portion and a cross-sectional incision of a low pressure compressor (LPC) stator or rotor blade with an integrated ogival version of CVG with options for additional jet flow control. The figure will be described in detail. FIG. 4b shows a portion of the LPC stator or rotor blade pressure-face that includes a pressure-face CVG valley and / or a control-jet fluid source pickup that is optional from the tip collection point. FIG. 4b also shows an Ogibal pressure-face CVG array version with other pitches and offsets from the suction-face CVG array.

図5aは、先端負荷を除去するために、金属LE腐食防止ストリップと、オプションの先端弾性重統合の揚力強化タブ(eLET)を有するファンブレードサクションフェイスの一例を詳細に説明する。図5bは、オプションである内在型CVG、弾性重統合の揚力強化タブ(eLETs)、チップCVGと、付加的なジェット−流動コントロールのための構成例を有するファンブレード圧力フェイスの一例を詳細に説明する。   FIG. 5a illustrates in detail an example of a fan blade suction face with a metal LE corrosion protection strip and an optional tip elastic weight integrated lift enhancement tab (eLET) to remove tip loads. FIG. 5b illustrates in detail one example of a fan blade pressure face with optional internal CVG, elastically integrated lift enhancement tabs (eLETs), tip CVG, and an example configuration for additional jet-flow control. To do.

図6aは、オプションである流動制御と冷却ジェットと二次CVGアレイを示して、統合されたCVGが内在された冷却高圧タービンステータまたはローターブレードサクション−フェイスの部分の一例を詳細に説明する。図6bは、オプションである流動制御と冷却ジェット、二次CVGアレイ、TEピン冷却排気−スロットアレイ及びTE冷却強化タブアレイを有するHPTステータまたはローター圧力−フェイスと内在されたCVGアレイを示す。   FIG. 6a illustrates an optional flow control, cooling jet, and secondary CVG array, illustrating in detail an example of a cooled high pressure turbine stator or rotor blade suction-face portion with integrated CVG. FIG. 6b shows an optional CVG array with a flow control and cooling jet, a secondary CVG array, a TE pin cooling exhaust-slot array, and a TE cooling enhanced tab array with a TE pressure or rotor pressure-face.

図7は、流動制御表面に統合されたCVGを有する遠心インペラとオプションのディフューザーベーンを詳細に説明する。   FIG. 7 illustrates in detail the centrifugal impeller with CVG integrated in the flow control surface and the optional diffuser vane.

図8は、CVGがエネルギー効率を改善するために使われ得る位置を示しているエンジンナセル、パイロン、羽根装置を詳細に説明する。   FIG. 8 details the engine nacelle, pylon, and vane device showing where the CVG can be used to improve energy efficiency.

図9aと図9bは、流動とエネルギー効率を改善するために付加されたCVGアレイを有する流体−流動ダクト例を詳細に説明する。   Figures 9a and 9b illustrate in detail a fluid-flow duct example with an added CVG array to improve flow and energy efficiency.

図10aは、ダクト表面にエンボシングされ、示された「内側表面」上に統合されたポリゴン構造物で最適化される、統合されたCVGステップとリブを示す。これらのポリゴンは、最小の材料重量で、内側冷却流動に対して高い熱伝導性とビーム強度のための大半径(直角でない)のリブ−ベースで構成されて強化され、そして、このパネルの対向側は、図10bのTBC CVGのように、外部流体−流動でCVGステップアレイ(図示しない)を有する。   FIG. 10a shows integrated CVG steps and ribs that are embossed on the duct surface and optimized with the integrated polygon structure on the indicated “inner surface”. These polygons are reinforced with a minimum material weight, composed of a large radius (not right angle) rib-base for high thermal conductivity and beam strength against the inner cooling flow, and the opposite of this panel The side has an external fluid-flow CVG step array (not shown), such as the TBC CVG in FIG. 10b.

図10bは、このTBC側で流体−流動を有し、付加TBCがポリゴンアレイに適用されてインターロックされている図10aのダクト(またはブレード)表面の代替バージョンを説明する。   FIG. 10b illustrates an alternative version of the duct (or blade) surface of FIG. 10a with fluid-flow on this TBC side, with additional TBC applied and interlocked to the polygon array.

図11aは、低くなる抗力とエネルギー損失と、向上する燃料噴射と混合を提供するようにCVGが使われた燃焼器設計の切開図である。図11bは、リッチ−バーン(rich−burn)孔体積を形成するようにセラミックボディと壁とCVGアレイの変形を使った代替実施例を示す。   FIG. 11a is a cutaway view of a combustor design in which CVG was used to provide lower drag and energy loss, and improved fuel injection and mixing. FIG. 11b shows an alternative embodiment using a modification of the ceramic body, wall and CVG array to form a rich-burn pore volume.

本発明を実行するためのベストモードは、ターボファンジェットエンジンの一例であり、これは、適切に構成された統合されたCVGを適用することによって、性能に利得を与えることのできる多くの典型的な領域と応用法を教示している。ターボファンエンジンは、有用な仕事と効果を発生させるために、ニュートン流体−流動を取り扱う数多くの流体力学表面を使うので、有用な統合されたCVG応用のためのかなり多くの例を提供する。この例は、作動流体としてガスを使う流体−流動機械の単に一形態であるが、ほとんどのCVG方法は、速度、圧力、レイノルズ数、流体相(気体/液体状態転移)及び流動粘性を説明するためにジオメトリをスケーリングすることで、液体相または混合相のニュートン物理学的流体を使って、例えば、抗力と分離/キャビテーション低減のための類似した改善物を得る多くの有用な例に簡単に適用され得る。   The best mode for carrying out the present invention is an example of a turbofan jet engine, which has many typical features that can gain performance gains by applying an appropriately configured integrated CVG. Teaches various areas and application methods. Turbofan engines provide numerous examples for useful integrated CVG applications because they use numerous hydrodynamic surfaces that handle Newtonian fluid-flows to generate useful work and effects. This example is just one form of fluid-flow machine that uses gas as the working fluid, but most CVG methods account for speed, pressure, Reynolds number, fluid phase (gas / liquid state transition) and flow viscosity. Easily applied to many useful examples using liquid phase or mixed phase Newtonian physical fluids, for example, to obtain similar improvements for drag and separation / cavitation reduction by scaling the geometry to Can be done.

図1aの項目1は、カスケード装置でローターまたはステータディスクが典型的に使われた反作用と衝撃と拡散作用のための深いキャンバからなるプロファイルを含む隔離された低圧タービン(LPT)ローターまたはステータブレード「バケット」の様式化された例のルート−エンドを説明する。表現の単純化のために、この例は、ローター(反作用)とステータ(ディフューザー)フォイルの混合から放射状に一定の反作用速度プロファイルと、二次流動制御を提供するために、通常、ツイスト及び/又はテーパされない。ブレードルート取付物、ハブとチップエンド−壁、及び隣接する重畳ブレードと上流アクチュエータディスクはまた、明瞭さのために省略されるが、カスケード流体力学技術の当業者に知られたように最終設計には使われる。項目2は、凸のサクション−フェイス下流表面であり、凹の圧力−フェイス下流表面は領域3である。この流体または高温ガスは、局部フォイルまたは表面作動AoAを定義する設計されたブレード入力角度で到着し、この流動は、LE停滞線4でジオメトリと流体力学的力に起因してサクションと圧力−フェイス上で分かれる。ローターディスクケースの場合、ブレードフォイル上で仕事を行い(サクション−フェイス側に向かって)、力ベクトルを生成した後には、作動流体はトレーリングエッジ5(TE)で設計された出力出口角度で出る。タービンローター軸周り接線方向に分解されるブレード揚力は、入力流体−流動のエネルギーから出力されるトルクを発生させ、後側軸方向への分解されたベクトルコンポーネントは、カスケードセクションを横切って付加の圧力損失を引き起こす抗力またはエネルギーと不利なモメンタム損失となる。   Item 1 of FIG. 1a is an isolated low-pressure turbine (LPT) rotor or stator blade that includes a profile consisting of deep camber for reaction and shock and diffusion action, where a rotor or stator disk is typically used in a cascade device. The root-end of the stylized example of "bucket" is described. For simplicity of expression, this example is typically twisted and / or twisted and / or to provide a radially constant reaction velocity profile and secondary flow control from mixing rotor (reaction) and stator (diffuser) foils. Not tapered. Blade root fittings, hubs and tip end-walls, and adjacent overlapping blades and upstream actuator disks are also omitted for clarity, but in the final design as known to those skilled in the art of cascade fluid dynamics. Is used. Item 2 is the convex suction-face downstream surface and the concave pressure-face downstream surface is region 3. This fluid or hot gas arrives at a designed blade input angle that defines a local foil or surface-actuated AoA, and this flow is due to geometry and hydrodynamic forces at the LE stagnation line 4 and suction and pressure-face Divided above. In the case of a rotor disc case, after working on the blade foil (towards the suction-face side) and generating a force vector, the working fluid exits at the output exit angle designed at the trailing edge 5 (TE). . Blade lift, which is resolved tangentially around the turbine rotor axis, generates torque output from the input fluid-flow energy, and the resolved vector component in the rear axial direction provides additional pressure across the cascade section. Drag or energy that causes loss and disadvantageous momentum loss.

上流入力流体ソースに対するオン−デザイン入力角と、CVG処理後の出力流体伝達のための出力角は、カスケードセクションで入力流体ソースの流体−流動から抽出され得るエネルギーのピーク量を定義し、このとき、その動作点でこのセクションの流動は、流動乱流、分離と粘性損失に起因して最小のエネルギー損失のために構成されると仮定する。   The on-design input angle for the upstream input fluid source and the output angle for output fluid transmission after CVG processing define the peak amount of energy that can be extracted from the fluid-flow of the input fluid source in the cascade section, where Assume that the flow of this section at its operating point is configured for minimal energy loss due to flow turbulence, separation and viscous losses.

最適から外れた設計である、例えば、より低いReナンバーを有するいくつかの流動条件で、サクションフェイスは、圧力最小化以後、流動分離を経験するようになり、これは、カスケード損失を増加させ、効率を減少させ、そしてエンジンSFCを増加させるようになる。凹の圧力−フェイス3を横切る間、求心加速度からの流体応力はまた、例えば、TG渦流構造からエネルギー損失とBLが厚くなることを誘発し得る。ガス流動がHPTタービンセクションを通してかなり冷却され、温度が、例えば、ニッケル超合金ブレード材料が安全に取り扱われるものより低くなるので、LPTブレードに対しては、冷却が一般的に要求されない。   With some flow conditions that are sub-optimal, e.g. lower Re numbers, the suction face will experience flow separation after pressure minimization, which will increase cascade losses, It will reduce efficiency and increase engine SFC. While crossing the concave pressure-face 3, fluid stress from centripetal acceleration can also induce energy loss and BL thickening, for example, from a TG vortex structure. Cooling is generally not required for LPT blades because the gas flow is significantly cooled through the HPT turbine section and the temperature is lower than, for example, a nickel superalloy blade material is safely handled.

サクション−フェイスを横切る流動を改善するのに役立つためには、境界層であるBL流動流線を再活性化して、流体条件に起因して流動流体−流動質量の減速が局部表面を横切り始めるとき、サクション圧力−ピークライン10以後の不利な圧力回復勾配で、この流線がブレードに隣接して流動し、取り付けられた状態となるように十分なモメンタムを有するようにすることが有益である。サクションフェイス上BLの下流の非常に最も低い層にさらに多くの流動エネルギーを提供するために、上部等角渦流発生器(CVG)アレイ6は、加速流動領域でサクションフェイスの前方部に本来統合または内在されて設計されて作製され、そして、この構造は、加速されて入ってくるフリー−ストリーム流体−流動エネルギーの一部を上部CVGチップ7のアレイから後方に流れる一対の強力な逆回転渦流に変換するように設計され、これは、このような複雑な流動と小さなジオメトリ環境で実際に使われ得ない従来のVGと同様にサクション−フェイス分離制御を提供することができる。   To help improve flow across the suction-face, re-activate the boundary layer, the BL streamline, so that fluid fluid-flow mass deceleration begins to cross the local surface due to fluid conditions It is beneficial to have sufficient momentum so that this streamline flows adjacent to the blade and is attached at an adverse pressure recovery gradient after the suction pressure-peak line 10. In order to provide more flow energy to the very lowest layer downstream of the BL on the suction face, the upper conformal vortex generator (CVG) array 6 is essentially integrated into the front of the suction face in the accelerated flow region or Built and designed and built, this structure accelerates a portion of the incoming free-stream fluid-flow energy into a pair of powerful counter-rotating vortices that flow backward from the array of upper CVG chips 7 Designed to transform, this can provide suction-face separation control similar to conventional VGs that cannot actually be used in such complex flows and small geometry environments.

統合された上部CVGバレーポイント8は、コード方向に位置して、サクション−フェイス流動入口9から入る流体−流動が図2aの一対の分岐する角のあるアフト−フェイシングステップエッジ24をインターセプトするか、または経験するようになる。この高速流動は、サクション−フェイス流動入口9から進入するブレード表面またはフォイル設計−意図に対して未だ平行または接線をなし、そして、この流動がステップの頂上(top)エッジコンターに沿うように下に鋭く回転できないので、このステップのインターセプトする頂上エッジに沿って、そしてこのエッジ後に全て下部流体−流動層で流動分離(図2c断面のステップせん断分離領域27)を経験する。   The integrated upper CVG valley point 8 is located in the cord direction so that the fluid-flow entering from the suction-face flow inlet 9 intercepts the pair of bifurcated angular aft-facing step edges 24 of FIG. Or become experienced. This high velocity flow is either parallel or tangential to the suction-face flow inlet 9 blade surface or foil design-intention and down so that this flow is along the top edge contour of the step. Since it cannot rotate sharply, it undergoes fluid separation (step shear separation region 27 in cross section of FIG. 2c) along and below the intercepting top edge of this step, all in the lower fluid-fluidized bed.

このような意図的に角ができたステップ−ダウン流動分離メカニズムは、分離された下部エネルギーと最も底のBL引き込み流体−流動質量の一部分が、ステップ底エッジに沿って、そして上部CVGチップ7側の後に延びて流動する、図2cの項目25である縛られて自由流動のステップ−渦流内に丸く巻かれ始める。それから、このせん断または切れた最も低いエネルギーの下部の入ってくる流体モメンタム層からなるステップ−渦流は、チップの他の側から対向する回転方向渦流と会って均衡を取り、これらは、ブレードコードに沿って表面にタイトに縛られる逆回転渦流対のフィラメント状態で後方に流れるようになる。このステップ渦流内に全く巻き込まれない、流入する非せん断流動モメンタム層と上側は、ステップ渦流構造の上層部を越えて通る高エネルギー出口流動23として後方に連続するようになり、それから初期下方速度要素を有し、CVGチップ間のこのような下流BL領域で減少された転移乱流、U字状渦流構造と抗力損失を有する現在さらに高いエネルギーとさらに薄いBLとして、ステップ出口−流線再付着位置28(図2)で表面に対して下流に再付着される。従って、CVGステップジオメトリは、有益な渦流を生成するように「BL−スライサー」として作用するが、またチップ間に多くのステップ幅の下流に制御可能なBL再層流化効果を提供するようになり、特にゼロと低い正と負のAoAで変形されていない表面に対して抗力を減少させる。   Such an intentionally angled step-down flow separation mechanism is such that the separated lower energy and the bottom BL draw fluid-fluid mass part along the step bottom edge and on the upper CVG chip 7 side. The flow begins to wind in a confined and free-flowing step-vortex, item 25 of FIG. 2c. The step-vortex consisting of the incoming fluid momentum layer at the bottom of this sheared or broken lowest energy then meets and counters the opposite rotating vortex from the other side of the tip, which Along with the surface, it flows backward in the filament state of a counter-rotating vortex pair tightly bound to the surface. The incoming non-shear flow momentum layer and the upper side, which are not entrained in this step vortex, will continue to be continuous as a high energy outlet flow 23 passing over the upper part of the step vortex structure, and then the initial downward velocity element Step exit-streamline reattachment position as currently higher energy and thinner BL with reduced transition turbulence, U-shaped vortex structure and drag loss in such downstream BL region between CVG chips Reattached downstream to the surface at 28 (FIG. 2). Thus, the CVG step geometry acts as a “BL-slicer” to generate beneficial vortex flow, but also provides a controllable BL relaminarization effect downstream of many step widths between chips. Especially for surfaces that are not deformed with zero and low positive and negative AoA.

これは、従来のVGが現れない付加の抗力減少メカニズムであり、なぜなら、従来のVGがゼロ及び低い正と負のAoA値で抗力を増加させ、ここでVG AoA拡張能力は活発でないものと知られているためである。進入BL流動速度ベクトルダイヤグラム33は、BL内にさらに高く増加しながら、低い表面速度から正常のBL勾配を示す。このステップの下流で、出口BL速度ベクトルダイヤグラム34は、これらの下部BL層がステップ−渦流内に分離されてCVGチップ渦流−対を通して排出される最も低い進入層よりさらに大きな速度と改善された付着性能を持っていることを示す。BLまたはフリーストリームの概念的な頂上部は、流線Vtopとして示される。   This is an additional drag reduction mechanism where the traditional VG does not appear, because the traditional VG increases the drag at zero and low positive and negative AoA values, where the VG AoA expansion capability is not active. It is because it has been. The approach BL flow velocity vector diagram 33 shows a normal BL slope from a low surface velocity, increasing higher in the BL. Downstream of this step, the exit BL velocity vector diagram 34 shows that these lower BL layers are separated into step-vortices and have greater velocity and improved adhesion than the lowest entry layer that is discharged through the CVG tip vortex-pair. Indicates that it has performance. The conceptual top of the BL or free stream is shown as streamline Vtop.

CVGステップ−渦流25は、最適な質量−蓄積長さと角度に沿って連続して予測可能であり、制御される方式で後方に流動し、例えば、長いスパン方向のアフト−フェイシングステップの捕獲された無秩序な渦流とは異なる。CVGチップの一次チップ−渦流対は、実施例の幅に沿ってCVGステップをインターセプトするか、または横切る流動シートの全体せん断流動領域から非常に強く、幾何学的に安定しており、効率的な収穫流動エネルギーと流動質量とモメンタムである。このCVGチップ−渦流対のフィラメントは、またこれらが囲まれた下流BLに影響を与え、形成された流体−流動分離バブルと構造を破壊することができ、そして、フォイル設計によっては、ブレード失速−AoAが約+5度だけかなり延ばすことができるという点で、従来のVGが高いAoAでのように作用できる。このBLの隣接領域は、活動的なCVGチップ−渦流フィラメントの通過により影響を受け、また余分の流体−流動エネルギーは、U字状渦流と、この隣接したBL領域が厚くなることを抑制する傾向にある。このようなCVGは、エネルギー損失が基準表面構成から減少した状態で処理され得る、AoAまたは局部流体−流動表面の制御範囲を延長させる。   The CVG step-vortex 25 is continuously predictable along the optimal mass-accumulation length and angle and flows backwards in a controlled manner, e.g., captured by a long spanning after-facing step. It is different from disordered vortex flow. The primary tip-vortex pair of the CVG tip is very strong, geometrically stable and efficient from the total shear flow region of the fluid sheet that intercepts or traverses the CVG step along the width of the embodiment. Harvest fluid energy, fluid mass and momentum. The filaments of this CVG tip-vortex pair can also affect the downstream BL in which they are enclosed, break the formed fluid-flow separation bubbles and structures, and depending on the foil design, blade stall- It can work like AoA with a higher conventional VG in that AoA can be significantly extended by about +5 degrees. The adjacent region of this BL is affected by the passage of an active CVG tip-vortex filament, and the extra fluid-flow energy tends to suppress the U-shaped vortex and this adjacent BL region from becoming thicker. It is in. Such CVGs extend the control range of AoA or local fluid-flow surfaces that can be processed with reduced energy loss from the reference surface configuration.

分離点までは、この新たな技術のブレード表面設計が流体−流動の効率的な進入を保障する「正常または理想的な」幾何学的表面設計を有するようになり、このステップ以前にいかなる上流の付加抗力または馬蹄渦流を誘発させない点に注目する。この地点で渦流を発生させようとするランプスタイル、ホイーラーまたはブレードタイプのVGは、正しい、または理想的なブレード形状から外れなければならず、抗力を発生させながらさらに高いBL流動内に一定の距離だけ非効率的に侵すこととなる。   Up to the separation point, the blade surface design of this new technology will have a “normal or ideal” geometric surface design that ensures efficient fluid-flow entry, and before this step any upstream Note that it does not induce additional drag or horseshoe vortex. A ramp-style, wheeler or blade-type VG that attempts to generate vortex at this point must deviate from the correct or ideal blade shape, and is a constant distance within the higher BL flow while generating drag. It will only attack inefficiently.

統合されたCVG要素またはアレイが、このステップの後に理想的なフォイル設計と同様に新たな設計基準の所望のLE進入表面またはフォイル幾何学的設計を効率的に定義することができるため、このアフト表面設計は、このような新たな統合されたCVG設計意図によりこの表面を効率的に得ることとなる。このような方式で、新たな設計のフォイルまたは表面は、本来のフォイル設計に関して、臨界の層流LEセクションで正しい流体−流動のためのセットアップとなり、アフトセクションがステップオフセットにより内側に縮小される。CVG付加のために形成または調整されていないフォイルまたは表面設計に対する付加CVGに対し、このLE進入セクションは、この適用領域で付加CVGアレイフィルム/ステップ厚さの、例えば2倍だけ効率的に厚くなり、崩壊する。   Because the integrated CVG element or array can efficiently define the desired LE entry surface or foil geometric design for new design criteria after this step as well as the ideal foil design. Surface design will efficiently obtain this surface with such new integrated CVG design intent. In this manner, the newly designed foil or surface becomes the correct fluid-flow setup in the critical laminar flow LE section with respect to the original foil design, and the aft section is reduced inward by the step offset. For added CVG to foils or surface designs not formed or tuned for CVG addition, this LE entry section is effectively thickened by an additional CVG array film / step thickness, for example, twice this application area. ,Collapse.

等角渦流発生器は、(ある高さの)アフト−フェイシングステップを横切る最も低い境界層上で作用して処理され、さらにはBLレベル上の極めて高い求心加速度と二次流動のフェイスでも、下流ブレード表面と隣接して接触した状態であるように、これらの中心コード方向低圧の共同のスタグネーションラインで隣接して縛られるコード方向の持続的な一次チップ−渦流フィラメントを生成する。   Conformal eddy current generators are processed by working on the lowest boundary layer across the aft-facing step (at a certain height), and even with extremely high centripetal acceleration and secondary flow faces above the BL level, It produces a chorded, continuous primary tip-vortex filament that is contiguously bound by these central chordwise low pressure joint stagnation lines so that it is in close contact with the downstream blade surface.

1,200重力放射状先端加速度と700fps速度のヘリコプターローターブレード上で、CVGチップ渦流−対のスタグネーションラインが表面塵を捕獲し、強い放射状力と他の二次空気流動のフェイスでブレード上にコード方向に残っているように、この塵と最も低いBL流動を効率的に「防ぐようになり」、これは、このような新たな技術であるCVG技術を用いなくてもブレードから塵を完全に除去することを流動可視化を通して教示している。このような強いステップ及びコード方向の渦流流動分布は、如何にCVGがさらに高い進入流体−流動モメンタム層からエネルギーを効率的に運搬し、コード方向及びスパン方向に広げ、流動分離バブルを形成して分離しようとする(例えば、トレーリングエッジ5側に)任意のアフト領域を制御するのに役立つかを説明する。   On a helicopter rotor blade with 1,200 gravity radial tip acceleration and 700 fps velocity, the CVG tip vortex-pair stagnation line captures surface dust and on the blade with a strong radial force and other secondary air flow face As it remains in the cord direction, it effectively “prevents” this dust and the lowest BL flow, which completely removes dust from the blades without using this new technology, CVG technology. Is removed through flow visualization. Such a strong step and chordal vortex flow distribution is how the CVG efficiently transports energy from the higher entering fluid-flow momentum layer and spreads in the chord and span directions to form a flow separation bubble. It will be described whether it is useful to control an arbitrary aft region to be separated (for example, on the trailing edge 5 side).

一次CVGチップ−渦流対とステップ−渦流は、漸進的に圧力とモメンタムを同様にする傾向にある多くの関連した二次渦流とエディーを有するようになり、流動せん断がCVG構造とステップで、そして、この構造とステップのアフトで最小化される。   Primary CVG tip-vortex pair and step-vortex flow will have many associated secondary vortices and eddies that tend to make pressure and momentum similar, flow shear is a CVG structure and step, and This structure and step aft are minimized.

CVGステップに沿って、塵の蓄積は、ステップフェイスとベースがまたスタグネーション領域であることを教示しており、そして一部の最も低いレベルの下部モメンタムBL流動が一次チップ−渦流対を移送するように分離されると、この残留するより高く、さらに大きなエネルギーとさらに大きなモメンタムの層が、CVGチップ間に捕えられている新たなより活動的な下流BLとして再付着するように、若干下流に効率的な流動経路を発見できることを教示する。一次CVG渦流対は、小さく作られ得、ステップとBL厚さの幾何学的大きさ範囲にあってよく、抽象的なBLの頂上部上でフリーストリームまたは二次流動に一般的に露出されないことに注目する。これは、CVG渦流がBLの最も低いレベルで十分に浸され得、このCVG渦流が他のメカニズムにより発生する渦流に対して、例えば、NASAにより報告されたものより下流方向のジオメトリで少なくともより持続的かつ効率的な大きさのオーダーとなるように許容する。アレイ内のCVG要素間には進入する流動の損失−発生馬蹄渦流がない。   Along the CVG step, dust accumulation teaches that the step face and base are also stagnation regions, and some lowest level lower momentum BL flow transports the primary tip-vortex pair Once separated, this residual higher, higher energy and higher momentum layer is slightly downstream so that it reattaches as a new, more active downstream BL trapped between the CVG chips. Teaches that an efficient flow path can be found. The primary CVG vortex pair can be made small, can be in a geometric size range of steps and BL thickness, and is generally not exposed to free stream or secondary flow on top of the abstract BL Pay attention to. This is because the CVG vortex can be sufficiently submerged at the lowest level of BL, and this CVG vortex is at least more persistent in geometries downstream than those reported by NASA, for example, due to other mechanisms. It is allowed to be on the order of a reasonable and efficient size. There is no incoming flow loss-generated horseshoe vortex between the CVG elements in the array.

ほとんどの他のVG構造は、高抗力(例えば、突出型ランプタイプ)を有し、構造的に敏感であり(ベーンタイプ)、制限された範囲の作動可能なRe流動体制の範囲に幾何学的形状が制限され、持続的で浸されている渦流を生成しないか、または二次流動と効果に影響を受ける低いエネルギーの渦流(例えば、ディンプル)を生成する。角のあるジェットと合成流動ジェットのような、ブレード上の従来技術の活動的な流動制御装置は、流動分離を減少させるために境界層を再活性化させることができるが、エネルギー損失の馬蹄または腎臓形状の渦流を誘発し、固定点に対する制限された範囲での流動にのみ影響を及ぼし、一般的により複雑であり、そして基準の変形されていない幾何学的形状に対して相当な抗力減少を示さない。   Most other VG structures have high drag (eg protruding ramp type), are structurally sensitive (vane type) and geometric to a limited range of operable Re flow regimes It generates limited low-energy vortices (eg, dimples) that are constrained in shape and do not produce persistent and submerged vortices or are affected by secondary flow and effects. Prior art active flow control devices on blades, such as horned jets and synthetic flow jets, can re-activate the boundary layer to reduce flow separation, but energy loss horseshoe or It induces a kidney-shaped vortex, affects only a limited range of flow relative to the fixed point, is generally more complex, and has a significant drag reduction against the reference undeformed geometry Not shown.

CVGのBL領域アフトを再活性化させることは、揚力が減少する間、分離バブルが最終的に形成されて抗力が増加する前に、失速のない(低抗力)迎角AoAを約+5度だけブレードを拡張できるように許容する。このようなA−カーブの改善されたAoA拡張は、他のテストフォイルで起こり、この流体−流動物理学がブレード形状とReナンバーに対してよく適用されることを教示する。このようなLPTブレードの改善物は、新たなブレードカスケード設計の設計回転−角度が、よりコンパクトで、さらに少ないステージのタービン及び/又は圧縮機カスケード設計に対して、(ヅヴァイフェル(Zwiefel)係数を増加させながら)増加することを可能とする。   Reactivating CVG's BL region aft reduces the attack-free (low drag) angle of attack AoA by only about +5 degrees before the separation bubble eventually forms and drag increases while lift decreases. Allow the blade to expand. Such an improved AoA extension of the A-curve occurs in other test foils and teaches that this fluid-flow physics is well applied to blade geometry and Re number. Such improvements to LPT blades have a design rotation-angle of the new blade cascade design that is more compact and has a smaller Zwiel factor for turbine and / or compressor cascade designs with fewer stages. It is possible to increase).

このような新たなCVG技術のより価値のある特徴は、基準と比較してブレード抗力は失速角度により近接したゼロ入射角から、同一の揚力とAoAで約−5%〜−10%だけかなり減少するという点である。これは、再活性化されたサクション−フェイスBLがまたさらに高い速度を持って薄くなり、それで揚力を生成する間、少ない乱流−流体損失を発生させるという事実に起因する。CVGアレイ渦流とBL活性化は受動的であり、非常に効率的な方式で発生し、設計されたブレード抗力性能に不利な影響を与えないが、流体−流動範囲を横切って性能を減少させることで性能を降下させる。   A more valuable feature of such new CVG technology is that blade drag is significantly reduced by about -5% to -10% at the same lift and AoA from zero incident angle closer to the stall angle compared to the baseline. It is a point to do. This is due to the fact that the reactivated suction-face BL is also thinned at a higher speed, thus generating less turbulence-fluid loss while generating lift. CVG array vortex flow and BL activation are passive and occur in a very efficient manner and do not adversely affect the designed blade drag performance, but reduce performance across the fluid-flow range Decrease performance.

統合された下部CVGアレイ11について、下部CVGバレー部の一例は、12と示され、そして、また上部CVGアレイ6と同一の方式で角のあるアフト−フェイシングステップを形成するようにブレードフォイルプロファイル内側に入る。この圧力−フェイスは、異なるコード方向圧力と速度プロファイルを有するが、下部CVGバレー部12は、上部CVGバレー部8に対して上部CVGアレイ6での例と類似した方式で構成される。   For the integrated lower CVG array 11, an example of a lower CVG valley section is indicated as 12, and also a blade foil profile so as to form an angular after-facing step in the same manner as the upper CVG array 6. Enter inside. This pressure-face has different chord pressure and velocity profiles, but the lower CVG valley section 12 is configured in a manner similar to the example in the upper CVG array 6 with respect to the upper CVG valley section 8.

フォイルに対するテストを通して、ブレード抗力改善物のうち一部はフォイル圧力−フェイス上の流動を改善し、凹の求心流動に起因した応力から、例えば、TG渦流の形成を妨害する、下部CVGアレイ11をまた含むことで出るという点が教示される。下部CVGアレイ11はまた、乱流と抗力を減少させる下流圧力−フェイスのBL層を薄くするのに作用する。   Through testing on the foil, some of the blade drag improvements improve the flow on the foil pressure-face and prevent the formation of the TG vortex from the stress due to the concave centripetal flow, for example, the lower CVG array 11 Moreover, the point that it comes out by including is taught. The lower CVG array 11 also acts to thin the downstream pressure-face BL layer, which reduces turbulence and drag.

このブレードをいずれか一つまたは両方のCVGアレイで作動するように設計することが可能であるが、サクション−フェイスCVGアレイは、LPTブレードサクション−フェイス流動分離の主要先行技術で知られた問題点の一つを有する。   Although this blade can be designed to work with either one or both CVG arrays, the suction-face CVG array is a problem known in the main prior art of LPT blade suction-face flow separation. Have one of these.

カスケードにおいて、例えば、サクション−フェイス圧力回復流動からの衝撃波は、特に一定の流体−流動でブレードTE構造の厚さがブレード−通過流動−チョーキングと、これによる衝撃波を誘発するならば、ブレード通過流動を形成し、攪乱し得る。ラムダ−フット衝撃波分離でショックバウンダリーレイヤーインターアクション(SBLI)に影響を与える意図的なCVG渦流流動は、フォイル、流体−流動制御表面とダクト上で衝撃とエネルギー損失を緩和するのに用いられ得る。   In a cascade, for example, a shock wave from a suction-face pressure recovery flow is a flow through the blade, especially if the thickness of the blade TE structure induces a blade-pass flow-choking and thereby a shock wave with constant fluid-flow. Can be disrupted. Intentional CVG vortex flow that affects Shock Boundary Layer Interaction (SBLI) with lambda-foot shock separation can be used to mitigate shock and energy loss on foils, fluid-flow control surfaces and ducts .

効果的なCVGの構成及び設計は、これらが広範囲なジオメトリに対してよく作用するという事実により役立ち、特定条件を満たすように好んで調整され得る。テストによると、CVGジオメトリが変更されるにつれ、この結果が速い変動や特異点なしに滑らかな変化の範囲内に一般的にあり、言い換えれば、これらが大きな範囲の設計条件によってよく挙動していることを示す。CVGがBLの底部で常に始まるため、これらは、いかなる実用的なRe値でもBLの外側を侵さない。   Effective CVG configurations and designs benefit from the fact that they work well for a wide range of geometries and can be tailored to meet specific requirements. Tests show that as CVG geometry is changed, this result is generally within a range of smooth changes without fast fluctuations or singularities, in other words, they behave well with a large range of design conditions. It shows that. Since CVG always starts at the bottom of the BL, they do not attack the outside of the BL with any practical Re value.

渦流状態は、標準大気で約300のReナンバーから始まり、有益に約30,000で十分なエネルギーとなる。LPTブレードが作動できる約Re30,000から500,000まで、CVGは、改善物を提供するように構成され得る。Reナンバー500,000から例えば千万以上まで、CVGは回転構成要素を含んでいる、隔離されたフォイルとボディセクションと流体力学的構造物に非常に効果的である。CVGステップは作動位置でBL高さの小さな部分であってよく、非常に強くて有益な流体−流動制御能力を依然として生成でき、しかし、非常に一般的なケースと変形されるRe動作点では、局部のBL厚さのより大きな部分またはさらに数倍として有用にまた使われ得る。   The vortex state starts with a Re number of about 300 in standard atmosphere, and beneficially about 30,000 is sufficient energy. From about Re 30,000 to 500,000 where the LPT blade can operate, the CVG can be configured to provide improvements. From Re numbers 500,000 to over 10 million, for example, CVG is very effective on isolated foil and body sections and hydrodynamic structures containing rotating components. The CVG step may be a small part of the BL height at the operating position and still produce very strong and useful fluid-flow control capability, but at the Re operating point, which is transformed into a very common case, It can also be usefully used as a larger part of the local BL thickness or even several times.

等角渦流発生器またはCVGは、(a)進入表面−流動流線とマッチングされる低い−損失進入構成と、(b)このようなせん断流動を出力表面に沿って、(c)蓄積されたステップ−渦流のせん断流動を除去するための出口点まで、疎通させるステップ−渦流内でせん断するように、進入流体−流動の最も低いレベルを誘導する、インターセプト流動−角のあるアフト−フェイシングステップを有し、そして(d)進入する高エネルギーの非せん断層の均衡がさらに高いエネルギーを有する新たな下流境界層として再建されるように許容することで設計された流体−流動変形要素として広く記述され得る。   A conformal vortex generator or CVG has (a) a low-loss approach configuration matched to the entry surface-flow streamline, and (b) such shear flow along the output surface, (c) accumulated. Step-Communicating to the exit point to remove vortex shear flow-Intercept flow-Inclined after-facing step to induce the lowest level of ingress fluid-flow to shear in the vortex And (d) broadly described as a fluid-flow deformation element designed to allow the incoming high energy non-shear layer balance to be rebuilt as a new downstream boundary layer with higher energy Can be done.

CVG流動−角のあるステップは、局部入力流動の流線ベクトルに対してスパン方向に(作動ニュートン流体として空気に対して)約22度の角度で典型的に構成されるが、一部の性能変更と共にこのようなおおよその名目値周囲で動作し、そして、このような正確な角度は、作動流体状態に依存する。従って、ハブとチップの端部−壁等で流動に統合されると共に、いかなるCVGステップ角度も異なる局部流動方向に対して最適化されるように調整されることが可能である。   The CVG flow-angular step is typically configured with an angle of about 22 degrees in the span direction (relative to air as the working Newtonian fluid) with respect to the streamline vector of the local input flow, but some performance It operates around such approximate nominal values with changes, and such exact angle depends on the working fluid conditions. Thus, the CVG step angle can be adjusted to be optimized for different local flow directions as well as integrated into the flow at the hub and tip end-walls and the like.

CVGステップは、チップが後方に向きながら、後方チップで山形または三角形状構造物で典型的に対をなして、持続的で安定な出口チップ−渦流対を生成し、そして、CVGステップは、入力流動ベクトルと状態の変形を許容するように変化角度、ステップ形状とステップ高さとステップ長さを有する、多くの隣接するCVGステップエッジ構造物の可変するオフセットアレイで結合され得る。このCVG設計形状は、流体流動で構成された表面領域に対して異なる点で流体−流動の精密な制御を許容する。CVGは、与えられた表面形状に対して特徴的なステップ高さ、長さと角度で構成され得、そして、例えば、50mmの幅のLPTブレードコードに対しては、例えば、約22度の局部角度の流体−流動インターセプト、三角形状、3mmステップ長さ、100μm(マイクロメートル)ステップ高さで選択され、予想されるRe値と典型的なブレードフォイルセクションに対して高い速度の層流転移領域周囲に位置し得る。   The CVG step is typically paired with a chevron or triangular structure at the rear tip while the tip is facing backwards to produce a persistent and stable exit tip-vortex pair, and the CVG step It can be combined with a variable offset array of many adjacent CVG step edge structures having varying angles, step shapes, step heights and step lengths to allow deformation of flow vectors and states. This CVG design shape allows for precise control of fluid-flow in different respects for surface areas constructed with fluid flow. A CVG can be configured with a characteristic step height, length and angle for a given surface shape, and for example, a local angle of about 22 degrees for a 50 mm wide LPT blade cord, for example. Fluid-flow intercept, triangular shape, 3 mm step length, 100 μm (micrometer) step height, selected around the expected Re value and high velocity laminar transition region for typical blade foil sections May be located.

これらの形状開始点値は、容易に変更され得、一連の実際ブレードステップテストと性能測定により最適に立証され得るが、小さな大きさと作動応力により、このLPT環境で付加のCVGに対しては実用的でない。CVGステップ高さは、幅範囲に対して調整可能であり、そして合理的なレベルの進入する下部BL流動が一次コード方向渦流となることを拒否しながら、Re値の設計動作範囲に対してステップエッジに沿って十分な渦流状態を発生させるように構成される。このようなCVG設計プロセスはまた、可変するRe値でのオフ−デザイン分離が問題となる前に、抗力を低くし、回転−角度能力を増加させるように、固定されたステータブレードアレイに有益に使われ得る。   These shape starting point values can be easily changed and optimally verified by a series of actual blade step tests and performance measurements, but due to their small size and operating stress, they are practical for additional CVGs in this LPT environment Not right. The CVG step height is adjustable with respect to the width range and steps against the design operating range of the Re value while refusing to make a reasonable level of incoming lower BL flow a primary chordal vortex. It is configured to generate a sufficient vortex state along the edge. Such a CVG design process is also beneficial for fixed stator blade arrays to reduce drag and increase rotational-angle capability before off-design separation with variable Re values becomes a problem. Can be used.

流動に対して垂直または90度でフォイル表面に沿うスパン方向のステップは、典型的に混同のスパン方向ステップ渦流を捕獲し、基準非変更ブレードに対して約+5%の抗力を増加させるものと知られており、そして、最も好ましいケースは、このステップが、約−10%の抗力減少と共に、流動に対して約22度にある、例えば、CVGセグメントで解体される時であるが、これらの数字に限定されるものではない。興味深いことに、テストは、CVGステップが流動に対して約60度にあり、このステップ累積長さが長い場合、90度(先行アフトフェイシングステップエッジ)ケースより大きな最も悪いケースの抗力を示す。これは、一部点でステップ渦流がステップ−渦流大きさと流動容量で、累積された低いエネルギー流体質量で過駆動され、進入する流動流線に対して障害になるように拡張され始めて、それで、このCVGメカニズムが線形のスパン方向アフトフェイシングステップよりさらに悪く、抗力に対して不利になるという点を示す。抗力を低くすることが核心的な設計目標であるが、制御される量の抗力増加及び減少の両者を生成できる能力を有することが、CVGを多くの精密な方式で新規な流体−流動変更道具として使うことができるようにする。   It is known that a span step along the foil surface perpendicular or at 90 degrees to the flow typically captures a confused span step vortex and increases the drag by about + 5% relative to the reference unmodified blade. And the most preferred case is when this step is about 22 degrees to flow with about -10% drag reduction, eg when dismantled in the CVG segment, but these numbers It is not limited to. Interestingly, the test shows the worst case drag that is greater than the 90 degree (previous afterfacing step edge) case when the CVG step is about 60 degrees to flow and this step accumulated length is long. This is because, at some point, the step vortex is overdriven by the accumulated low energy fluid mass with step-vortex magnitude and flow capacity, and begins to expand to obstruct the incoming streamlines, so We show that this CVG mechanism is even worse than the linear spanning afterfacing step, which is disadvantageous to drag. Lower drag is a core design goal, but having the ability to generate both controlled increases and decreases in drag is a novel fluid-flow modification tool in many precise ways. So that it can be used as

CVG構造の機械的な、そして製造上の鋭さ及び定義は、特に臨界的ではないが、しかし、ステップトップ−エッジが「より鋭いほど」(最小の半径)、進入流動は、最小の二次エディーに安定的で予測可能にさらによく分離される。CVGバレー部はまた、半径を有して簡単に構成され得、このCVGチップは鋭くなるか、または最小の性能敏感度を有する、半径または他のジオメトリでまた構成され得る。出力表面に対するこのステップの底部転移は、他の二次応力渦流と共にスタグネーション点においてあり、ステップのトップ−エッジせん断機能と干渉しない適した半径のフィレットで設定され得る。   The mechanical and manufacturing sharpness and definition of the CVG structure is not particularly critical, but the step top-edge is “the sharper” (minimum radius) and the ingress flow is the minimum secondary eddy. More stable and predictable. The CVG valley can also be simply configured with a radius, and the CVG tip can also be configured with a radius or other geometry that is sharp or has minimal performance sensitivity. The bottom transition of this step relative to the output surface is at the stagnation point along with other secondary stress vortices and can be set with a suitable radius fillet that does not interfere with the top-edge shear function of the step.

任意の組み合わせの処理、材料または製造方法で形成された鋳造、鍛造、組立または機械加工された部分に対して、組立と、動作時の振動及び曲げモードの応力集中を最小化することの両者のために応力を緩和させるようにステップの底部エッジの半径を形成することが有益である。このステップのトップエッジには、ボディ等−変形率と変形ラインが典型的に明確である。   For both cast and forged, assembled or machined parts formed with any combination of processing, materials or manufacturing methods, both assembling and minimizing vibrational and bending mode stress concentrations during operation In order to relieve stress, it is beneficial to form the radius of the bottom edge of the step. At the top edge of this step, the body etc.-deformation rate and deformation line are typically clear.

高い加速及び/又は振動環境で、CVGを位置させることは、これらがチューニングされた振動モードと一貫した反射点と構造を回避するように同一の対向表面上に空間的に構成されるという点で最適化される。それで、一つのフェイス上に正規アレイは、不均一な方式で個別CVG要素、チップとバレー部の位置、CVGステップ長さ(効果的に定義されたピッチ)と角度を調整することによって最適化され得るが、これによって、ブレード振動応答を低くし、そして所望しないブレード曲げと、結合されて励起された振動及び機械的な共振モードが強化されなくなる。これはまた、ブレード変形率がサクションと圧力位置との間で一貫して集中しないようにして増加した疲労イシューを引き起こすように両ブレードフェイスに対して行われ得る。   Positioning the CVG in a high acceleration and / or vibration environment is that they are spatially configured on the same opposing surface to avoid reflection points and structures consistent with the tuned vibration mode. Optimized. So a regular array on one face is optimized by adjusting the individual CVG elements, tip and valley positions, CVG step length (effectively defined pitch) and angle in a non-uniform manner. Although this reduces blade vibration response and does not enhance unwanted blade bending, coupled and excited vibration and mechanical resonance modes. This can also be done for both blade faces to cause increased fatigue issues so that the blade deformation rate is not consistently concentrated between the suction and pressure positions.

図3の項目21は、右側角度より鋭角である左側角度を有する非対称のサクション−フェイスのCVG「V−形態」例を示し、この形態は、若干異なる方式でCVGを非対称にし、チップのそれぞれの側面でBL流動を処理できるようにする。左側へのこのBL質量流動は効果的にさらに狭くなって、左側チップ−渦流へのステップ−分離BL流動は、結果的にさらに小さく、力が小さい左側チップ−渦流と共に少なくなる。このCVGの右側で、進入する流動のより広いインターセプトは、右側チップ−渦流が対応するようにさらに大きく、さらに強くなることを意味する。これらの二つの非対称の逆回転チップ渦流の間の力と渦流状態ベクトルと大きさの均衡は変更されて、これらがサクションフェイス上の左側にさらに流れるようになり、そして、これらがTE以後に破片に消散されることによって、より時計回りの残りの渦流状態大きさの均衡が取られるようになり、そして、ブレード内側及びルート端部が図3に示された項目1の位置にあると仮定すれば、これは、図3に示されたように、正規の効果的なブレード渦流揚力和の時計回り「または極性」とマッチングされる。残余渦流状態の最終構成に依存して、ボディ揚力係数Cを上にまたは下に影響を与えることが可能である。このような構成で、圧力−フェイスCVGが対向方向に(言い換えれば、上部から見たとき、CVG左側がさらに広い)変更されると、これはまた、ウェークへの効果的に誘導された−循環揚力−渦流和に積極的に加えられるようになり、Cを増加させる。CVG BLの再層流化に起因した抗力減少は、小さな渦流位置の変動により変更されるが、必須的に同一の再活性化された質量流動がBL進入幅の単位幅毎に発生するので、CVGチップの間で依然として有効であるという点に注目する。変更されたチップ−渦流対の通過は、直ちに隣接するように厚さを有するBL領域で発生するストリーミング渦流状態に影響を与え、これらの領域から合わせられた揚力渦流状態を変更させる。 Item 21 of FIG. 3 shows an example of an asymmetric suction-face CVG “V-form” having a left-side angle that is more acute than the right-side angle, which makes the CVG asymmetric in a slightly different manner, Be able to handle BL flow on the side. This BL mass flow to the left side is effectively further narrowed and the step-separated BL flow to the left tip-vortex is consequently smaller and less with the left tip-vortex having a lower force. On the right side of this CVG, the broader intercept of the incoming flow means that the right tip-vortex will be larger and stronger to accommodate. The balance between the force and vortex state vector and magnitude between these two asymmetric counter-rotating tip vortices is changed so that they flow further on the left side on the suction face and they break up after TE As a result, the remaining clockwise swirl state magnitude is balanced and the blade inner and root ends are assumed to be in the position of item 1 shown in FIG. For example, this is matched to the clockwise “or polarity” of the regular effective blade vortex lift sum, as shown in FIG. Depending on the final structure of the residual swirl state, it is possible to affect the bottom or on the body lift coefficient C L. In such a configuration, when the pressure-face CVG is changed in the opposite direction (in other words, the CVG left side is wider when viewed from above), this is also effectively induced to wake-circulation lift - now applied aggressively vortex sum, increasing C L. Drag reduction due to relaminating CVG BL is altered by small vortex position variations, but essentially the same reactivated mass flow occurs per unit width of the BL entry width, Note that it is still valid among CVG chips. The passage of the modified tip-vortex pair affects the streaming vortex conditions that occur in the BL regions that are immediately adjacent to each other and changes the combined lift vortex states from these regions.

図1cは、CVG項目の集合の近接細部図を示す。頂点A−B−Cで表される三角形は、一つのV−形状のCVG例であり、一例として、幅A−Bから進入するBLを分けて、この切断された下部BL流体質量をステップA−CとB−Cの両方に沿って後方に移動させ、チップCから後に流れる一対の渦流でこれを排気するように動作される。CVGが、例えば、ヘリコプターLE EPSシステム上に付加例として使われると、最も小さく合理的なCVG要素は幅A−BのCVGセクションになり得、LEセクション周りに連続的に取り付けられたサクション及び圧力−フェイスCVGを含み、次に、多数のこれらの基本CVG構造の組み合わせられたアレイとして使われ得る。単純には、CVGは流動を変更するために流体力学的ボディ上に隣接するように取り付けられ得る多くの組み合わせのCVGチップセクションのアレイで典型的に作製される。取り付けられたCVG要素間の小さな実際的な間隙は、CVG有効性と性能改善物と比較して最小の効果を有する。付加的に、これらのさらに大きなCVGアレイは、これらが流体−流動で腐食するにつれて摩耗を示す整列特性と層を取り扱い、適用して結合するのに便利であるように構成される。   FIG. 1c shows a close-up detail view of a set of CVG items. The triangle represented by the vertices A-B-C is an example of a V-shaped CVG. As an example, the BL entering from the width A-B is divided, and the cut lower BL fluid mass is determined as step A. It moves backward along both -C and BC, and is operated to evacuate it with a pair of vortices that flow later from tip C. If a CVG is used as an additional example, for example on a helicopter LE EPS system, the smallest and most reasonable CVG element can be a CVG section of width AB, with suction and pressure continuously mounted around the LE section. -Includes a face CVG and can then be used as a combined array of many of these basic CVG structures. Simply, a CVG is typically made of an array of many combinations of CVG tip sections that can be mounted adjacently on a hydrodynamic body to alter flow. Small practical gaps between attached CVG elements have minimal effect compared to CVG effectiveness and performance improvements. Additionally, these larger CVG arrays are configured to be convenient to handle, apply and combine alignment properties and layers that exhibit wear as they corrode with fluid-flow.

図1aは、基本的に三角形として個別CVG要素を説明しているが、この例は、単純に図示を容易にするためのものであり、実際、最も好ましい性能は、NACA低損失潜水入口に用いられるような、基本的にオジバル(ogival)形態のステップエッジと共にする。これらのNACA入口はまた、入口流動を減速させるようにエッジ渦流を生成するが、若干異なるジオメトリを有し、形態抗力を減少させるか、またはBLを再活性化するためにアレイ状態で配置されず、そして、局部BL幅に数倍のステップ高さを有して、渦流と最適化された流体力学的ジオメトリが用いられるということを除いては、新規な統合されたCVG技術とは非常に異なる。   FIG. 1a describes the individual CVG elements as basically triangles, but this example is merely for ease of illustration, and in fact the most preferred performance is used for NACA low loss diving inlets. With step edges in a fundamentally ogival form. These NACA inlets also generate edge vortices to slow the inlet flow but have slightly different geometries and are not arranged in an array to reduce morphological drag or reactivate BL And very different from the new integrated CVG technology, except that vortex flow and optimized hydrodynamic geometry are used, with a step height several times the local BL width .

オジバルCVG形態は、三角形のステップラインと比較して若干の上流位置とさらに鋭角を典型的に追うことで、このチップに接近するとき、三角形状のステップ−ラインから外れる。これは、この位置−定義されたアフト−フェイシングステップにより縛られた累積のステップ−渦流の使用可能な上流表面の限度を拡張させる。この進入する分離された流体−流動質量は、全体角のあるステップに沿って蓄積されて、アフトセクションがより大きな質量を含み、渦流大きさと速度を増加させる傾向にあり、そして進入する流体−流動にさらに成長する傾向にある。ステップ渦流がせん断流体質量から過度に大きく成長すると、これがこれらの位置でわき出る非せん断ステップ−流動に影響を及ぼす傾向にあって、この一次ステップ−渦流構造25がさらに大きく崩壊され、そして外部ステップ−渦流層を延ばすか、このステップ渦流をいくつかのコンポーネントに不利に破壊する傾向にある。図2cの断面図のステップ−渦流25は、ステップ高さとジオメトリを越えるこの渦流位置の効果を強調するために若干上向きの延長部を示す。   The Ogibar CVG configuration typically follows a slight upstream position and more acute angles compared to the triangular step line, so that it deviates from the triangular step-line when approaching this tip. This extends the limit of the usable upstream surface of this position-cumulative step confined by a defined aft-facing step-vortex flow. This incoming separated fluid-flow mass accumulates along an angular step, and the aft section tends to contain more mass, increase the vortex magnitude and velocity, and the incoming fluid-flow Tend to grow further. If the step vortex grows too large from the shear fluid mass, this tends to affect the non-shear step that flows out at these locations—the primary step—the vortex structure 25 is further collapsed and the external step— There is a tendency to extend the vortex layer or to adversely break this step vortex to some components. Step-vortex 25 in the cross-sectional view of FIG. 2c shows a slightly upward extension to emphasize the effect of this vortex location over step height and geometry.

これは、いくつかの実施例において、流体−質量蓄積によりステップ−渦流の拡張部を収容するように、ステップ−渦流経路下の最適な位置で形成されたステップ−渦流拡張溝13をオプションで提供することが有益であるという点を意味する。これは、与えられたステップ高さに対して、新たなBL下流として再付着される非せん断のわき出る流動に対する障害物及びエネルギー損失であって、成長するステップ−渦流直径の外側への過度な衝撃を回避する。CVGチップにおいて、これらの拡張溝(または、他の形状のトレンチ)は、さらに高い流体−流動での変形を減少させるために、対向するステップを併合するか、平行にすることができ、チップ−渦流拡張溝14としてアフト量だけ延びることができ、流れているチップ−渦流対に対するガイドを提供することができる。この渦流拡張改善は、より強い下流BL再活性化とチップ−渦流を許容しながら、与えられたステップ高さで進入する流体−流動のより大きな質量を分離することができるようにする。フォイルまたは空力学/水力学的表面に対して、これらの材料除去の構造的な衝撃が考慮されるが、多くの場合、例えば、鍛造物である3D表面構造物の組立は、セクション慣性断面、剛性及び表面の機械的な特性を改善させることができる。ステップ−渦流25は、慣性及びせん断力が均衡を取るように作用する上部ステップエディー構造30とステップせん断−均一化エディー32のような多くの二次流動構造とエディーを有する。   This optionally provides a step-vortex expansion groove 13 formed in an optimal position under the step-vortex path to accommodate the step-vortex extension by fluid-mass accumulation in some embodiments. It means that it is beneficial to do. This is an obstacle and energy loss to a non-shearing outflow that is reattached as a new BL downstream for a given step height, excessive impact outside the growing step-vortex diameter To avoid. In CVG chips, these extended grooves (or other shaped trenches) can be merged or paralleled in opposing steps to reduce deformation at higher fluid-flow. The eddy current expansion groove 14 can extend by an aft amount and can provide a guide for the flowing tip-vortex pair. This vortex expansion improvement allows the separation of a larger mass of fluid-flow entering at a given step height while allowing stronger downstream BL reactivation and tip-vortex flow. Although structural impacts of these material removals are considered against foils or aerodynamic / hydraulic surfaces, in many cases, for example, assembly of 3D surface structures, which are forgings, is a section inertia cross section, Stiffness and surface mechanical properties can be improved. The step-vortex 25 has many secondary flow structures and eddies, such as an upper step eddy structure 30 and a step shear-homogenization eddy 32 that act to balance inertia and shear forces.

オプションのステップせん断ガイド35セクションを最適な形状の、及び組み立てられたリッジ(ridge)として付加することは、ステップせん断−均一化エディー32をより抑制し、エディーまたは二次渦流からの流動損失を低くし、そして可変するRe条件と共にステップ−渦流25の後方拡張のための空間的なカットオフエッジを形成するのに役立つ。   Adding the optional step shear guide 35 section as an optimally shaped and assembled ridge further suppresses the step shear-homogenization eddy 32 and lowers the flow loss from the eddy or secondary vortex. And helps to form a spatial cutoff edge for backward expansion of the step-vortex 25 with variable Re conditions.

付加CVG実施例において、交替可能な付加CVG EPS材料として、弾性重統合、プラスチック、樹脂、金属、金属フィルム、セラミックコーティングサブストレート、炭素繊維、炭素−炭素、炭化ケイ素または金属繊維マトリックスまたはセラミックメトリックス複合材(CMC)または他の材料組み合わせが、複合材またはFRP材料または金属ヘリコプターローターブレード、または羽根LE等に適用され、そして拡張溝13、14は、部分的な高さのステップとCVG整列マークに沿って、例えば、サクションまたは圧力CVGステップのいずれか一つでフォイルまたはボディ表面に成形または統合され得る。次に、付加CVG EPSフィルムは、組み合わせられたステップ特性とCVG機能性を発生させるために、これらの統合されたCVG特性に対して機械的な整合状態で付加され得る。FRP(複合材)表面、または、例えば金属ローターブレードまたは羽根/固定フォイルLEは、いかなる組立手段でもLE内に統合され得るが、この場合、塵や雨等からの腐食やペイント損傷が重要な問題となるので、アッド−オン及びフィールド−交替可能な付加CVGを有する統合されたCVGの組み合わせは、エネルギー効率的な層流または低い乱流流動を維持するために、LE表面を保護するのにさらに好ましい。   In the additive CVG embodiment, the replaceable additive CVG EPS material can be elastic heavy integration, plastic, resin, metal, metal film, ceramic coating substrate, carbon fiber, carbon-carbon, silicon carbide or metal fiber matrix or ceramic metrics composite A material (CMC) or other material combination is applied to a composite or FRP material or metal helicopter rotor blade, or vane LE, etc., and the expansion grooves 13, 14 are in partial height steps and CVG alignment marks Along, for example, it can be molded or integrated into the foil or body surface with either a suction or pressure CVG step. The additional CVG EPS film can then be applied in mechanical alignment to these integrated CVG characteristics to generate a combined step characteristic and CVG functionality. The FRP (composite) surface or, for example, a metal rotor blade or vane / stationary foil LE can be integrated into the LE by any assembly means, in which case corrosion or paint damage from dust, rain, etc. is an important issue As such, the combined CVG combination with add-on and field-exchangeable additional CVGs further protects the LE surface to maintain energy efficient laminar or low turbulent flow. preferable.

近接の空力学的空間でカスケードされたCVGは、渦流相互作用に起因して最も好ましい組み合わせられた利益を一般的に提供せざるを得ない。特に、回転表面上から適切に分離されなければ、渦流と流動は干渉しないように厳しく空間的に制御されるか、または外乱を最小化するために流動方向に分離される必要がある。上流ステータ、ローター及び他の転移外乱からウェーク相互作用は、これらがCVGチップ渦流よりさらに大きな構造であり、典型的にBL外側にあるため、性能においてあまり問題とならず、そして、流動が極限Re値に対して効率的に動作できるため、この渦流、回転または衝撃流動エネルギーを「取り入れるか」または吸収できる多数の小さなCVG要素を横切って流動が拡散し得る。飛行エンベロープを通して約30%だけのヘリコプターブレード上測定された周期的な振動とNP rms変形率減少は、CVGが流動摂動とAoAの大きな周期的な流動極端を通して非常に効率的に作動できることを教示する。   CVGs cascaded in adjacent aerodynamic spaces must generally provide the most favorable combined benefits due to eddy current interactions. In particular, if not properly separated from the rotating surface, vortex flow and flow must be tightly controlled spatially so as not to interfere, or separated in the flow direction to minimize disturbances. Wake interactions from upstream stators, rotors and other transition disturbances are less problematic in performance because these are larger structures than CVG tip vortices and are typically outside the BL, and flow is limited to extreme Re In order to be able to operate efficiently against the value, the flow can spread across a number of small CVG elements that can “take” or absorb this vortex, rotational or shock flow energy. Periodic oscillations measured on helicopter blades only about 30% through the flight envelope and NP rms deformation reduction teaches that CVG can operate very efficiently through flow perturbations and large periodic flow extremes of AoA .

下部BL層の流体質量の制御される量は、進入表面流動から効果的に分離され得(そして、CVGチップ−渦流対で受け入れられず)、また、これは多孔性空力学的表面またはサクションストリッパーステップエッジまたはスロットを利用して、能動的なサクションBL制御システムの効果的な目標となる点に注目する。多くの従来技術の能動システムは、閉塞(clogging)問題で放棄されて、BL制御のためのこの位置に使われたCVGは、表面制御効果を拡張させるためのCVGチップ渦流の付加で優勢であり、また抗力を低くするようになる。これは、パイパーPA−31ナバホのエルロンの前にあるウィングのような深い−コードフォイルのLE上に付加CVGを使うことによって示され得、これは、付加CVGがウィングストールでエルロンの制御権限を向上させ、航空機ストール速度を低め、そして巡航速度を増加させるためである。これは、LPT/Fan/LPCステータのような非回転流体−流動環境の一例であり、これに対し、ヘリコプターローターまたはプロペラ/プロップ−ローターは、約180mmのフォイルコードに対して約20mmのステップ長さと300−500μmのステップ高さを利用して、しかし、異なる剛率、縦横比等を有するLPT/Fan/LPCローターブレードのような回転流体−流動制御の一例である。   A controlled amount of fluid mass in the lower BL layer can be effectively separated from the incoming surface flow (and not accepted by the CVG tip-vortex pair), and this can be a porous aerodynamic surface or a suction stripper Note that using step edges or slots is an effective target for active suction BL control systems. Many prior art active systems have been abandoned due to clogging problems, and the CVG used in this position for BL control is dominated by the addition of CVG tip vortices to extend the surface control effect , Again comes to lower the drag. This can be shown by using an attached CVG on the LE of the deep-codefoil LE-like wing in front of the Piper PA-31 Navajo aileron, which gives the Aileron control authority at the wing stall. This is to improve, lower aircraft stall speed, and increase cruise speed. This is an example of a non-rotating fluid-flow environment such as an LPT / Fan / LPC stator, whereas a helicopter rotor or propeller / prop-rotor has a step length of about 20 mm for a foil cord of about 180 mm. Is an example of rotating fluid-flow control, such as LPT / Fan / LPC rotor blades, utilizing a 300-500 μm step height but with different stiffness, aspect ratio, etc.

LPTローターとステータブレードに付加的に使うことができる統合されたCVGとの組み合わせでまた他の統合流動を制御する方法は、CVGステップでまたは以後に流体−流動とBLモメンタムを付加または噴射する流体−流動ジェットを使うことである。これらのジェットは、従来技術の合成ジェットのような流体圧力ソースから能動的であってよく、またはサクション側表面に対して経路、通路及びプレナムのアレイを経由して適切に行われた後に、より高い圧力またはより低いフェイスのCVGアレイ11の周りに取り入れられたフォイル圧力−フェイス流体であってよい。   In combination with LPT rotor and integrated CVG that can be used additionally for stator blades and other methods of controlling integrated flow, fluids that add or jet fluid-flow and BL momentum in or after the CVG step. -Use a fluid jet. These jets may be active from a fluid pressure source, such as prior art synthetic jets, or more after being properly routed to the suction side surface via an array of paths, passages and plenums. It may be foil pressure-face fluid incorporated around the high pressure or lower face CVG array 11.

図2cの断面図は、噴射プレナム38から2のような出力表面まで適切な圧力と流動速度の流体−流動を運搬できるアフト角のあるジェット流体噴射ポート37及び/又は測定オリフィスを示す。アフトフェイシングステップエッジ24の後の、そしてCVGチップの間に位置した表面で低い抗力の流体−流動噴射キャビティ36の付加は、選択仕様であり、流体−流動性能を向上させる。このようなアフト角のある方式で(オプションで形成されたキャビティ内に進出する)流体ジェットを付加することは、高いブローイング及び流動モメンタム比でジェット−リフトオフを抑制するように出口高エネルギー流動23の下方速度ベクトルの一部を利用することであり、横方向に、そして流動方向にジェット流体ストリームを広げるのに役立つ。流体−流動噴射キャビティ36の輪郭のある形態と分岐する出口流体−流動は、(従来技術のコアンダ(Coanda)効果またはスロットブローイング技術のように)BL再活性化能力にさらに役立つように、ジェット噴射流体の付加されたエネルギーが表面に近い最も低いBL位置に配置され得るように許容し、最上の性能は、併合される出口高エネルギー流動23内に最小の速度差/せん断と乱流がある時となる。CVGを噴射ジェットまたはサクションポートと結合する利点は、このような内在する抗力減少CVG構造が流動増加と共に効率的に使われ、流体−流動性能をさらに向上させるという点である。   The cross-sectional view of FIG. 2c shows an aft angle jet fluid injection port 37 and / or measurement orifice that can carry fluid-flow at an appropriate pressure and flow rate from an injection plenum 38 to an output surface such as 2. The addition of a low drag fluid-flow injection cavity 36 at the surface after the after-facing step edge 24 and between the CVG tips is an optional feature and improves fluid-flow performance. Adding a fluid jet in this manner with an aft angle (advancing into an optionally formed cavity) of the outlet high energy flow 23 to suppress jet-lift-off with high blowing and flow momentum ratios. Utilizing a portion of the lower velocity vector helps to spread the jet fluid stream in the lateral direction and in the flow direction. The jet-jet is such that the contoured form of the fluid-flow injection cavity 36 and the branching outlet fluid-flow branch further to the BL reactivation capability (as in the prior art Coanda effect or slot blowing technology). Allowing the added energy of the fluid to be placed at the lowest BL position close to the surface, the best performance is when there is minimal velocity difference / shear and turbulence in the merged outlet high energy flow 23 It becomes. The advantage of combining CVG with the jet or suction port is that such an inherent drag reducing CVG structure can be used efficiently with increased flow, further improving fluid-flow performance.

アフト角のある流体噴射ポート37が出口高エネルギー流動23下にあるので、ここでの動的圧力は最も低いレベルで停滞されたBLより低くて、設計されたジェット質量流体−流動体積には、噴射プレナム38での低い圧力が効率的に提供され得る。下方出口高圧流動23の効果に起因して、より低い圧力流動とより大きな体積容量が、より大きな大きさのジェット流体噴射ポート37のために許容され、破片で閉塞される危険をあまり受けなくなる。この表面上に、または、CVGチップの間に一つ以上の例である流体−流動キャビティ36内に移送するように配列された多数例のジェット流体噴射ポート37を用いることがまた可能であり、選択仕様であるので、横方向に広げるより大きな流体−流動と、一部が閉塞されても依然として使用可能であり、能動的な他の交代の、及び余分のジェットオリフィスがあるようになる。   Since the aft angle fluid injection port 37 is under the outlet high energy flow 23, the dynamic pressure here is lower than the BL stagnated at the lowest level, and the designed jet mass fluid-flow volume is A low pressure at the injection plenum 38 can be provided efficiently. Due to the effect of the lower outlet high pressure flow 23, lower pressure flow and larger volume capacity are allowed for the larger sized jet fluid injection port 37 and are less subject to clogging with debris. It is also possible to use a number of example jet fluid ejection ports 37 arranged on this surface or arranged to transfer into one or more example fluid-flow cavities 36 between CVG chips, Because of the selection specification, there is a larger fluid-flow that spreads in the lateral direction, and can still be used even if it is partially occluded, and there will be other alternating and extra jet orifices active.

このようなジェット流動強化は、付加の流体−流動エネルギーを利用し、BL分離と抗力を制御するのに役立つように使うことができ、そして噴射プレナム38は、圧力−フェイスCVGバレー部12、またはフィルタリングされた圧縮機ブリードまたは補助空気ソース、または脈動する音響圧力ソースのような、さらにはネット(net)−ゼロ質量−流動法で、高圧停滞点に最適に近接した、低い−抗力の流体ピックアップ点40に位置する圧力−フェイス流体伝送ポート39により移送され得る。   Such jet flow enhancement can be used to utilize additional fluid-flow energy to help control BL separation and drag, and the injection plenum 38 can be a pressure-face CVG valley section 12, or Low-drag fluid pick-up optimally close to the high-pressure stagnation point, such as a filtered compressor bleed or auxiliary air source, or a pulsating acoustic pressure source, or even a net-zero mass-flow method It can be transferred by a pressure-face fluid transmission port 39 located at point 40.

適切な圧力の流体ソースとして低い抗力の流体ピックアップ点40を使うことは、3D流体−流動構造の他の部分の表面を有益に結合する一例であり、そしてポートとプレナムの大きさは圧力差に対して正しく計測された流体−流動を提供するように構成される。ジェット用の付加の流体−流動エネルギーが可変するオフ−デザインとRe値で、表面またはエンジン流動及び速度条件に伴って圧力が可変する流体ソースから由来すれば、ジェット流体モメンタムは固定または非可変圧力流体−流動ソースがジェットを活性化するように使われれば発生し得る、ジェット−リフトオフを避けるために、いかなる選択仕様の流動または圧力調節を必要とすることなく可変するRe条件を一般的に追従する。効果的に取り入れられるこの圧力フェイス流体は、圧力フェイス上で能動的なサクションBL制御として作用する。   Using a low drag fluid pick-up point 40 as a suitable pressure fluid source is an example of beneficially coupling the surface of other parts of the 3D fluid-flow structure, and the size of the port and plenum is the pressure difference. It is configured to provide a correctly measured fluid-flow. Additional fluids for jets-Jet fluid momentum can be fixed or non-variable pressure if derived from a fluid source with variable off-design and Re values, with flow energy varying from surface or pressure with surface and engine flow and speed conditions Generally follows variable Re conditions without the need for any optional flow or pressure regulation to avoid jet-lift-off, which can occur if a fluid-flow source is used to activate the jet. To do. This pressure face fluid, which is effectively incorporated, acts as an active suction BL control on the pressure face.

回転するフォイルまたはボディ表面上で、ジェット流体噴射ポート37の例は、プレナムで外側に流れるより重い塵と破片を受け入れないように、プレナム開始点で若干外側に指定されるように構成され、また、大きな角度または経路偏向がジェットを回転させて進入させて閉塞できなくする、シュラウド型または逆流進入ポートを有する噴射プレナム38の例に連結され得る。このような慣性で分離された塵と破片は、求心環境で(またはステータフォイルケースで流動圧力/モメンタムに起因して)一般的に外側に移動し、次にTEに近接した適切なプレナム拒絶チップオリフィス41でオプションで排出される。プレナム拒絶チップオリフィス41は、より大きくなることがあり、十分な動作速度で(過度な流体−流動を捨てることなく)排出オリフィスを部分的に塞ぐことでセルフ−クリーニングプロセスを制御するように求心加速力を使い、そしてローターブレードがアイドル(idle)状態に減速されるにつれ、簡単な力−制御メカニズムは、このセルフ−クリーニングポートを最大に開放し、タービンステージを通して依然として噴出する流体−流動がある間、過度に大きな粒子の蓄積のダンピングを許容する。   On the rotating foil or body surface, the example of the jet fluid injection port 37 is configured to be designated slightly outward at the plenum starting point so as not to accept heavier dust and debris flowing outward at the plenum, and A large angle or path deflection can be coupled to an example of an injection plenum 38 having a shroud-type or backflow entry port that causes the jet to rotate and enter and become unoccluded. Such inertia-separated dust and debris generally move outward in the centripetal environment (or due to flow pressure / momentum in the stator foil case) and then a suitable plenum rejection tip close to the TE. An orifice 41 is optionally discharged. The plenum rejection tip orifice 41 can be larger and centripetal acceleration to control the self-cleaning process by partially plugging the discharge orifice (without throwing away excessive fluid-flow) at a sufficient operating speed. As the rotor blades are decelerated to an idle state, a simple force-control mechanism opens this self-cleaning port to the maximum while fluid-flow is still ejected through the turbine stage. Allow damping of excessively large particle accumulation.

圧力−フェイス下部CVGアレイ11の周りに低い抗力の流体ピックアップ点40から流体伝送ポート39を経由して取られた圧力流体の低い抗力の局部ソースは、より高いBL流動を過ぎて移動する高いモメンタムとエネルギーの破片または塵等を取り込まないように構成される。   A low drag local source of pressure fluid taken from the low drag fluid pick-up point 40 around the pressure-face lower CVG array 11 via the fluid transmission port 39 is a high momentum moving past the higher BL flow. It is configured not to take in energy fragments or dust.

(ジェット流体−供給またはBLサクション対)ジェット−ブローイングのための交代の圧力−フェイス構成は、サクション−フェイスジェットを移送するプレナムの例から分離された、加圧された噴射プレナム38の第2例により移送される、ジェット流体噴射ポート37の一バージョンであって、逆方向に低い抗力の流体ピックアップ点40に位置した圧力−フェイス流体ピックアップ部39を構成することで生成され得る。これは、圧力−フェイス分離能力を増加させるように、例えば、フィルタリングされた圧縮機ブリード空気から分離構成されたジェット流体圧力ソースを許容する。   (A Jet Fluid-Supply or BL Suction Pair) Alternate Pressure-Face Configuration for Jet-Blowing is a Second Example of Pressurized Injection Plenum 38 Separated from the Example of a Plenum Transferring Suction-Face Jet This is a version of the jet fluid injection port 37 that is transported by the pressure-face fluid pick-up section 39 located in the opposite direction with a low drag fluid pick-up point 40. This allows, for example, a jet fluid pressure source configured to be separated from filtered compressor bleed air to increase pressure-face separation capability.

これらの圧力−移送ブローイング−ジェット方法は、サクションと圧力表面の両者に対して下流BLモメンタムを付加的に向上させ、さらなる代案は、CVGチップの間から付加のより低いエネルギー流体質量を回収するように、流体サクションソースに流体−流動噴射キャビティ36、噴射プレナム38等を結合させて、増加したモメンタムを有する下流BLを提供することである。   These pressure-transfer blowing-jet methods additionally improve downstream BL momentum for both suction and pressure surfaces, and a further alternative is to recover additional lower energetic fluid mass from between the CVG tips. In addition, the fluid-flow injection cavity 36, the injection plenum 38, etc. are coupled to the fluid suction source to provide a downstream BL with increased momentum.

スロットまたは3D形状の流動対流構造は、例えば、ジェット流体噴射ポート37のための丸いホールの代わりに選択され得、そして選択される方法は、組立難易度とフォイルまたはブレードの機械的な統合性を考慮する。噴射プレナム38は、求心力で誘導された圧力勾配が、より外側のCVG流体−流動噴射キャビティ36領域をオーバードライブするか、内部のCVG流体−流動噴射キャビティ36領域をスターブ(starve)させないように、分離されたCVG領域をフィーディングしながら多数の分離されたスパン方向のセクションに組み立てられ得る。ジェット流体噴射ポート37の大きさはまた、圧力勾配による流体噴射流動をさらには改良して行くようにブレードスパンに沿って可変され得る。噴射プレナム38の例を中空にして組み立てるために、ボディまたはフォイル中心線に近い材料質量−除去は、セクション慣性または曲げ強度を大きく減少させないが、ブレード、タービン及びエンジン重量を減少させる。   A slot or 3D-shaped flow convection structure can be selected instead of a round hole for the jet fluid injection port 37, for example, and the method selected can increase assembly difficulty and mechanical integrity of the foil or blade. Consider. The injection plenum 38 prevents centripetal force induced pressure gradients from overdriving the outer CVG fluid-flow injection cavity 36 region or starving the inner CVG fluid-flow injection cavity 36 region. It can be assembled into multiple separated spanning sections while feeding the separated CVG regions. The size of the jet fluid ejection port 37 can also be varied along the blade span to further improve the fluid ejection flow due to the pressure gradient. To assemble the example injection plenum 38 hollow, material mass-removal near the body or foil centerline does not significantly reduce section inertia or bending strength, but reduces blade, turbine and engine weight.

図3は、ルート1で壁フィレット49を有するタービンハブ壁45に連結されたLPTブレードを示し、CVG実施例の他の可能な組み合わせられた変形を示す。項目20は、より長いCVG v−セクションをアレイで示す。項目42は、チップ−渦流対の分離を広くするように、スパン方向に短く切断されたCVGチップを説明する。これはまた、チップ−渦流対内に流動して直接混合され、チップ渦流で囲まれてこの渦流を強化できる、より大きな量の含まれたチップ幅のBLを含む。   FIG. 3 shows an LPT blade connected in route 1 to a turbine hub wall 45 having a wall fillet 49, showing other possible combined variations of the CVG embodiment. Item 20 shows the longer CVG v-section in an array. Item 42 describes a CVG tip cut short in the span direction to widen the tip-vortex pair separation. This also includes a larger amount of included tip width BL that can flow and mix directly into the tip-vortex pair and be surrounded by the tip vortex to enhance this vortex.

項目43は、二つの広幅の離隔された逆回転渦流対をまた生成するように変形されたCVGチップを示す。   Item 43 shows a CVG chip that has been modified to also generate two wide spaced apart counter-rotating vortex pairs.

このような変形において、鋭角のより小さく、内側に含まれたCVGステップの追加セットは、より大きな外側チップ渦流に対して縛られたより小さな逆回転チップ渦流を生成する。これは、現在、二つの一次及び二つの二次ストリーミングチップ渦流により影響を受けて処理される領域を広げるようになる。   In such a deformation, an additional set of CVG steps with a smaller acute angle and contained inside produces a smaller counter-rotating tip vortex bound to a larger outer tip vortex. This now widens the area affected by the two primary and two secondary streaming tip vortices.

項目44は、CVGステップ下に途中で二つの一次チップ渦流を生成し、次に、二つの小さな二次チップ渦流を有するCVG頂点でのより小さなチップ幅を生成する追加チップ変形を示す。   Item 44 shows an additional tip deformation that creates two primary tip vortices in the middle under the CVG step and then produces a smaller tip width at the CVG vertex with two small secondary tip vortices.

これらの全てのケースにおいて、スパン方向にCVGステップの対応する幅は、制御可能な流動効果を許容しながら、それぞれの渦流構造内に質量流動を精密に制御する。   In all these cases, the corresponding width of the CVG step in the span direction precisely controls the mass flow within each vortex structure while allowing a controllable flow effect.

CVG構造とアレイは、ローターまたはステータ抗力と流動を改善するために、壁CVGアレイ46のようなLPTカスケード3Dブレード通路と進入表面の周辺周りとして使うことができる。回転するローターブレード環境で、CVGの一連の例は、角のある二次流動で渦流干渉により抗力性能には不利であるが、最適な間隔とオフセットを有する多重カスケード形態において、または二次流動分離変形のような他の目的のためのいくつかの場合において、ステータ上、用いられ得る。   CVG structures and arrays can be used around the perimeter of LPT cascade 3D blade paths and entry surfaces, such as wall CVG array 46, to improve rotor or stator drag and flow. In a rotating rotor blade environment, a series of examples of CVG are disadvantageous for drag performance due to eddy current interference with angular secondary flow, but in multiple cascade configurations with optimal spacing and offset, or secondary flow separation In some cases for other purposes such as deformation, it can be used on the stator.

トレーリングエッジ5で(ボディ内にステップダウンされた)対称または非対称の第2のアレイCVG47は、ブレードウェークがTE出口流動以前に表面上、全体的に直ちにあるため、ブレードウェークを変形し、揚力/渦流状態を改善させるために、サクション及び/又は圧力−フェイスのいずれか一つに使うことができる。ローターの場合、これらは、例えば、上部CVGアレイ6または11に近接した第2列として使われたCVGより回転環境であまり悪影響を受けない。   A symmetric or asymmetrical second array CVG 47 (stepped down into the body) at the trailing edge 5 deforms the blade wake and lifts it because the blade wake is generally immediately on the surface before the TE outlet flow. / Can be used on any one of suction and / or pressure-face to improve vortex conditions. In the case of a rotor, these are less affected in the rotational environment than, for example, the CVG used as the second column close to the upper CVG array 6 or 11.

可能なチップ連結端部−壁とブレード通路のルート−端部で、ブレードルートプラットフォームと、一定の半径タイプの3Dダクティング流動表面とフィレットは、BL再層流化を減少させるCVG抗力と、またブレード通過渦流等のような二次流動により誘発される流動分離の減少によってまた利益になり得る。   Possible tip connection end-wall and blade path root-end blade root platform, constant radius type 3D ducting flow surface and fillet, CVG drag to reduce BL relaminization, and It can also benefit from reduced flow separation induced by secondary flow, such as blade vortex flow.

LPT「スクィーラー(squealer)」チップ端部または外側チップシュラウド表面は、しばしば摩耗し、強い作動熱変化により膨張し、密接−間隙チップ−シールシュラウドとダクト表面に対してチップ経路を時折接触し、研磨してクリアーするように設計される。温度上にチップ−間隙で、より大きな圧力差と二次チップ流動があり、チップ−シールシュラウドの表面は、高い相対流体−流動チップ速度により流されるBLと二次流動を有する。   LPT “squealer” tip end or outer tip shroud surface often wears and expands due to strong operating heat changes, and occasionally makes contact with the tip-seal tip-seal shroud and duct surface, polishing the tip path And designed to clear. There is a greater pressure differential and secondary tip flow at the tip-gap over temperature, and the tip-seal shroud surface has a BL and secondary flow that is driven by a high relative fluid-flow tip velocity.

LPT「スクィーラー」チップ端部または外側チップシュラウド表面の端部は、局部の相対流体−流動方向に下流にチップが指定されて、統合されたチップ−端部CVGアレイ48を使うことができ、そして、これはシュラウドとチップ構造の両者の損失と抗力を低くするように、隣り合う低エネルギーシュラウドBL及び再活性化の除去及び放出を許容する。チップ−端部CVGアレイ48のチップ−渦流は、ブレード−チップの圧力−差の圧力−フェイス側内に流れ、そして、このステップ−渦流は、チップ端部−流動を横切って置かれるようになり、より一貫して力のある流動構造としてブレードのチップ−渦流組織を崩壊させる。   The LPT “squealer” tip end or the end of the outer tip shroud surface can use an integrated tip-end CVG array 48, with the tip designated downstream in the local relative fluid-flow direction, and This allows the removal and release of the adjacent low energy shroud BL and reactivation so as to reduce the loss and drag of both the shroud and tip structure. The tip-end of the tip-end CVG array 48 flows in the blade-tip pressure-differential pressure-face side, and this step-vortex is now placed across the tip end-flow. Collapse the blade tip-vortex structure as a more consistent and powerful flow structure.

タービンステージ、表面及びダクトは、サクション及び圧力流体−流動フェイス上に厚くなるBL流動を有する流体−流動で大きな濡れた−表面領域をまた有するようになって、統合されたCVG BL再層流化は、形態抗力と流体−流動損失を減少させ、ウェークモメンタム欠陥を減少させるように作動する。CVGチップ−渦流の強度、表面付着及び速度は、周期的な上流ウェーク外乱以後に付着される流動の連続的で迅速な再設立を許容する新たなメカニズムを許容する。これはまた、圧縮機ステージ、燃焼器、ダクト等のような他の流動セクションに対する場合にも類似している。   Turbine stages, surfaces and ducts now also have a fluid-flow large wet-surface region with a thickened BL flow on the suction and pressure fluid-flow face, integrated CVG BL relaminarization Operates to reduce morphological drag and fluid-flow losses and reduce wake momentum defects. CVG tip-vortex flow strength, surface deposition and velocity allow new mechanisms that allow continuous and rapid re-establishment of the flow deposited after periodic upstream wake disturbances. This is also similar for other flow sections such as compressor stages, combustors, ducts and the like.

ここに教示されたLPTタービンブレード設計は、より低い抗力と流体−流動とエネルギー損失、改善された流動信頼性、オフ−デザイン条件に対するより大きな作動許容範囲、より低い剛率及び1ステージ当たりより大きな回転角度を有するローター、ステータ及びダクト通路の新たなタービン設計及び構成を最適化するように使うことができる。   The LPT turbine blade design taught herein has lower drag and fluid-flow and energy loss, improved flow reliability, greater operating tolerance for off-design conditions, lower stiffness and greater per stage It can be used to optimize new turbine designs and configurations of rotor, stator and duct passages with rotational angles.

択一的に、これらの新規な技術のブレードは、より低い抗力損失で構成され得、また現在の長寿命のエンジン投資物内で改善されたエンジン抗力性能とより低いエネルギー損失を提供するように、サービスアップデート間隔でインターフェースジオメトリと流動角度を現在のタービンステージにマッチングさせる「プラグ互換性の」アップグレード要素として適用され得る。従って、新規な統合されたCVGタイプのLPT設計がこの新たなCVG技術を利用できる間、現在のエンジン投資物のSFCを改善するために、低いRe流動分離マージンを改善し、抗力を低くするように、例えば、CFM−56ターボファンエンジンのように、現在のLPTステージカスケード内の古い技術のブレードを設けて、正しく機能させ、また取り替える「プラグ−互換性の」LPTブレードを作製することもまた可能である。LPTローターとステータブレードは、ターボファンエンジンで最も低い危険の変形領域の一つである。   Alternatively, these new technology blades can be configured with lower drag losses and provide improved engine drag performance and lower energy losses within current long-lived engine investments. It can be applied as a “plug compatible” upgrade element that matches the interface geometry and flow angle to the current turbine stage at service update intervals. Therefore, while a new integrated CVG type LPT design can take advantage of this new CVG technology, to improve the SFC of current engine investments, improve the low Re flow separation margin and lower drag It is also possible to provide older technology blades in the current LPT stage cascade, such as the CFM-56 turbofan engine, to create “plug-compatible” LPT blades that function and replace properly. Is possible. LPT rotors and stator blades are one of the lowest risk deformation areas in turbofan engines.

代わりに、これらのCVGアレイ実施例と技術は、ストールAoAと作動エンベロープが抗力増加なしに増加し、実際、ブレードと表面エネルギー損失が減少し得る、例えば(Godskの‘259のような)ウィンドタービンブレード、またはプロペラのような他の類似した流体−流動領域に使うことができる。フォイル設計、縦横比及び剛率等が、これらの言及されたLPTカスケード実施例と異なるにもかかわらず、統合されたCVGは、これらの流体−流動制御表面にまた構成され得る。   Instead, these CVG array embodiments and techniques allow wind turbines (such as Godsk '259) where stall AoA and operating envelopes can be increased without increased drag, and indeed blade and surface energy losses can be reduced. It can be used for blades or other similar fluid-flow regions such as propellers. Despite the foil design, aspect ratio and stiffness etc. differing from these mentioned LPT cascade embodiments, an integrated CVG can also be configured on these fluid-flow control surfaces.

軸流圧縮機:軸流圧縮機ステージは、それぞれのステージで流体−流動内にモメンタム伝送と最大圧縮効率を許容するように、非常に薄くて微細なエッジの高速遷音速フォイルボディ(反作用−バケットスタイルでない)で典型的に設計される。これらのフォイルまたはブレードセクションは、LPTタービンフォイルについて示されたように、同一の一般的な方式で統合されたCVG応用物から利益になる。オン−デザイン回転角度で軸流圧縮機ローターとステータのストールAoA能力を延ばすことは、圧縮機サージ(及び表面ストール及び分離)マージンを向上させることである。LPTまたは他のタービンステージは、軸流圧縮機のこのようなカスケード分離失敗またはサージメカニズムのように悪く経験する傾向はない。   Axial compressors: Axial compressor stages are very thin and fine-edged high-speed transonic foil bodies (reaction-buckets) to allow momentum transmission and maximum compression efficiency within the fluid-flow at each stage. Typically not designed). These foils or blade sections benefit from CVG applications integrated in the same general manner, as shown for LPT turbine foils. Extending the axial compressor rotor and stator stall AoA capability at on-design rotation angles is to improve compressor surge (and surface stall and separation) margins. LPTs or other turbine stages are not prone to experience as bad as such cascading failure or surge mechanisms of axial compressors.

図4は、隔離された軸流圧縮機ブレードボディ50の典型的な例を説明する。圧縮機低圧圧縮機(LPC)、中間圧圧縮機(MPC)及び高圧圧縮機(HPC)の圧力ステージは、ディスク領域、局部流動及び圧力要求事項に応じて可変するブレード長さ、変化するルートとチップ直径(または「圧縮機ライン」)を有し得る。ローターとステータフォイルは、ステータがステージ圧力を回復するために、ディフューザーとして作用するため、若干異なるジオメトリを使うが、CVGは、LPTステージについて教示されたように、これら全ての流体−流動制御表面とゲイン類似利得に対して類似した方式で使うことができる。   FIG. 4 illustrates a typical example of an isolated axial compressor blade body 50. Compressor Low Pressure Compressor (LPC), Intermediate Pressure Compressor (MPC) and High Pressure Compressor (HPC) pressure stages have varying blade lengths, varying routes, depending on disk area, local flow and pressure requirements It may have a tip diameter (or “compressor line”). The rotor and stator foil use slightly different geometries because the stator acts as a diffuser to restore stage pressure, but CVG does not have all these fluid-flow control surfaces as taught for the LPT stage. It can be used in a similar manner for gain-like gain.

軸流圧縮機に内在されたサクションCVGアレイ51は、フォイルサクションフェイスの前方部分上に本質的に統合または組み立てられ、そして、この構造は、入力回転−角度で進入するフリー−ストリーム流動エネルギーの一部を、軸流圧縮機サクションCVGチップ53のアレイから後方に流れ、従来のVGと類似したサクション−フェイス分離制御を提供できる一対の強い逆回転CVGチップ渦流に変換するように設計されるが、これは、従来のVGが、このような回転ボディの流体−流動環境で低い抗力または抗力−減少として使われ得ないためである。同様に、軸流圧縮機に内在された圧力CVGアレイ52は、フォイル圧力フェイスの前方部上に統合または組み立てられ、そして、このような構造は、入力回転角度で進入するフリー−ストリーム流体−流動エネルギーの一部を、軸流圧縮機の圧力CVGチップ54のアレイから後方に流れる一対の強い逆回転CVGチップ渦流に変換するように設計される。   The suction CVG array 51 inherent in the axial compressor is essentially integrated or assembled on the front portion of the foil suction face, and this structure is one of the free-stream flow energy entering at the input rotation-angle. Is designed to convert the section into a pair of strong counter-rotating CVG chip vortices that can flow backward from an array of axial compressor suction CVG chips 53 and provide suction-face separation control similar to conventional VGs, This is because conventional VGs cannot be used as low drag or drag-reduction in such a rotating body fluid-flow environment. Similarly, the pressure CVG array 52 inherent in the axial compressor is integrated or assembled on the front of the foil pressure face, and such a structure is free-stream fluid-flow entering at an input rotational angle. Designed to convert a portion of the energy into a pair of strong counter-rotating CVG tip vortices that flow backwards from an array of axial compressor pressure CVG tips 54.

図4に示された統合されたCVG形態のバージョンは、一般的に繰り返しパターンの対称のオジバル−エッジの三角形態であり、そして、これらは、スパンを横切って、ブレード通路の端部−壁とフィレット内のステップと全体的なCVGジオメトリのLPT表面処理と実施例に対して、以前に教示されたものと同一の方式で構成されて変化し得る。   The version of the integrated CVG configuration shown in FIG. 4 is generally a symmetrical Ogibal-edge triangular configuration in a repeating pattern, and these cross the span and end-wall of the blade path The steps in the fillet and the overall CVG geometry LPT surface treatment and embodiments can be configured and varied in the same manner as previously taught.

オプションであるステップ−渦流拡張溝55と、チップ−渦流拡張溝56と、ステップせん断ガイド57は、LPTステージに対して教示されたように、ステップ渦流能力を改善するために両フェイスに統合され得る。   Optional step-vortex extension groove 55, tip-vortex extension groove 56, and step shear guide 57 can be integrated into both faces to improve step vortex capability, as taught for the LPT stage. .

サージまたは流動分離マージンは、延びた層流性能と抗力減少によって、LPTステージでのように詳細な流体−流動改善物と共に、フォイルストールAoA能力を基本的に延ばす統合されたCVGを付加することにより向上する。さらに、圧縮機の改善は、不利な圧力勾配流動速度の減少と流動分離バブルの影響を受ける、特に、後方サクション−フェイス領域で、BLの最も低いレベル内に低い抗力の流体−流動噴射能力を提供するようにCVGの独特な能力を使うことで可能である。   Surge or flow separation margins are achieved by adding an integrated CVG that basically extends the foil stall AoA capability, along with detailed fluid-flow improvements, such as in the LPT stage, with extended laminar flow performance and drag reduction. improves. In addition, compressor improvements are affected by adverse pressure gradient flow velocity reductions and flow separation bubbles, especially in the rear suction-face region, with low drag fluid-flow injection capability within the lowest level of BL. It is possible by using the unique capabilities of CVG to provide.

簡略にするために、単に一つの完全な例のオプションの流体噴射キャビティ58がCVGチップの間に統合され、最適に構成されて図示され、そして、これは、下流BLのより多くの流動活性化を付加するために、定義された圧力と質量−流動速度で3D−角のあるジェット流動噴射ポート59から適切に活性化された流体−流動と共に供給される。これは、高いブローイング及び流動モメンタム比でジェット−リフトオフを回避し、いかなるLE馬蹄または腎臓形状渦流も最小化するために、CVGステップに対して出口高エネルギー流動の初期下方ベクトルを利用し、横方向及び流動方向にジェット流動ストリームを広げるのに役立つ。流体噴射キャビティ58とジェット流動噴射ポート59の多数の例は、フォイルサクション表面を横切って分布され得、噴射プレナム60の例において、噴射流体の加圧供給部に連結される。流体伝達ポート61と低い抗力流体収集特徴部64は、局部ジェット流体ソースを提供するように噴射プレナム60及び/又はチップ収集ポート63に連結され得る。ジェットとプレナム流体−流動増加能力は、LPTステージと同一の方式で構成される。また他のソースから流体の進入は、流体密度を増加させるために選択的に事前に冷却され得る、例えば、後方ステージ圧縮機ブリード空気のような代替のジェット流体ソースに、ルートまたはチップで連結される噴射プレナム60の例で可能である。   For simplicity, only one complete example optional fluid ejection cavity 58 is shown integrated and optimally configured between the CVG chips, and this represents more flow activation of the downstream BL. Is supplied with appropriately activated fluid-flow from a 3D-angular jet flow injection port 59 at a defined pressure and mass-flow velocity. This utilizes the initial lower vector of the exit high energy flow for the CVG step to avoid jet-liftoff at high blowing and flow momentum ratios and minimize any LE horseshoe or kidney shape vortex, And help to spread the jet flow stream in the flow direction. Numerous examples of fluid ejection cavities 58 and jet flow ejection ports 59 can be distributed across the foil suction surface and, in the example of an injection plenum 60, are coupled to a pressurized supply of jet fluid. The fluid transfer port 61 and the low drag fluid collection feature 64 may be coupled to the injection plenum 60 and / or the tip collection port 63 to provide a local jet fluid source. The jet and plenum fluid-flow increasing capability is configured in the same manner as the LPT stage. Also, fluid ingress from other sources can be selectively pre-cooled to increase fluid density, routed or tip connected to alternative jet fluid sources such as rear stage compressor bleed air, for example. This is possible with the example of the injection plenum 60.

LPTに対する統合されたチップ−端部CVGアレイ48と等価であるチップ−端部CVGアレイ62は、ブレードセクションが非常に薄くても、圧縮機チップ−シールシュラウドに向き合うチップに使われ得る。   The tip-end CVG array 62, which is equivalent to the integrated tip-end CVG array 48 for LPT, can be used for tips facing the compressor tip-seal shroud even though the blade section is very thin.

軸流圧縮機に対するこれらの改良は、一般的にLPTステージについて教示されたこの方法と構成を反映し、そして改善されたサージ抵抗マージン、増加したステージ圧力比、増加した回転−角度、より軽量で低いコストの圧縮機ステージの組み合わせを許容する。圧縮機がエンジンで消費されるエネルギーの約60%を吸収するので、これらのステージでの効率改善物は、全体エンジン効率及びエンジンSFCに大きな影響を与える。   These improvements to the axial compressor generally reflect this method and configuration taught for LPT stages, and improved surge resistance margin, increased stage pressure ratio, increased rotation-angle, lighter weight Allow low cost compressor stage combinations. Since the compressor absorbs about 60% of the energy consumed by the engine, efficiency improvements at these stages have a significant impact on overall engine efficiency and engine SFC.

ファンステージ:ファンカスケードは、例えば、HPT/LPTカスケードよりさらに低い温度で典型的に動作し、さらに大きく、またさらに高いCVGステップ高さを必要とし、LPCまたはHPCブレードのように微細なLEセクションを有しない。図5は、ブレードLE領域内に典型的に設けられ、湾入した付着型チタンまたは他の金属LE EPSストリップ71により、ブレードLE部分で腐食から保護される特有のファンブレードサクション−フェイス70の輪郭詳細図を示す。流動外乱を最小化するために、金属EPS転移部72は、転移ジョイントエッジに必須に接触しているが、動作時、不可避に非常に小さなギャップが不利なBLトリッピング(tripping)機会を発生させるように開放され、そして、これらのコンポーネント転移部を通過する腐食性破片は、ファンカスケードエネルギー効率を減少させ、時間に対する臨界の層流流動性能をさらに損傷させ得る、LE後方にブレード表面からペイント保護物と材料を腐食させる傾向にある。   Fan stage: The fan cascade, for example, typically operates at a lower temperature than the HPT / LPT cascade, requires a larger and higher CVG step height, and uses a fine LE section like an LPC or HPC blade. I don't have it. FIG. 5 shows the profile of a unique fan blade suction-face 70 typically provided in the blade LE region and protected from corrosion at the blade LE portion by a pierced adhesive titanium or other metal LE EPS strip 71. Detailed view is shown. In order to minimize the flow disturbance, the metal EPS transition 72 is in essential contact with the transition joint edge, but in operation, a very small gap inevitably causes a disadvantageous BL tripping opportunity. And corrosive debris passing through these component transitions can reduce fan cascade energy efficiency and further damage critical laminar flow performance over time, paint protector from blade surface behind LE And tends to corrode materials.

CVG処理されたブレード73は、CVG EPSオーバーレイ74を有する圧力−フェイス上に示され、このオーバーレイは、現在のファンブレードカスケードに要求される他のブレード変形なしに、現在の変形されていない項目70と71上に結合され得る。このCVG EPSオーバーレイ74は、ファンブレード抗力と入力トルクと与えられた推力に対して要求されるエンジンパワーを低くし、オフ−デザイン条件で流動崩壊に対する改善された応答と抵抗のためのより高いストールAoAを提供し、(SBLIラムダ−フットBL分離メカニズムを崩壊させるためにCVGチップ−渦流を使うことによって)ファンブレードチップで超音速流体−流動衝撃と損失を減少させ、消耗品であってオプションであるフィールド交替可能な要素でブレード腐食を減少させるためにサクションと圧力フェイスの両方で作動する。SBLIラムダ−フットBL分離メカニズムと現象を崩壊させるためにCVGチップ−渦流を利用することは、また延びたAoAと再層流化抗力減少を提供しながら、十分な渦流状態を誘発するいかなる実現可能な流体−流動渦流とReでも全ての他のフォイル、ブレード及び流体−流動ボディ表面上で実行可能である。   A CVG treated blade 73 is shown on a pressure-face with a CVG EPS overlay 74, which overlays the current undeformed item 70 without any other blade deformation required for the current fan blade cascade. And 71 can be combined. This CVG EPS overlay 74 lowers the required engine power for fan blade drag and input torque and given thrust, and higher stall for improved response and resistance to flow collapse in off-design conditions Provide AoA and reduce the supersonic fluid-flow shock and loss with fan blade tip (by using CVG tip-vortex flow to disrupt SBLI lambda-foot BL separation mechanism), consumable and optional Operates on both suction and pressure faces to reduce blade erosion with certain field replaceable elements. Utilizing the CVG tip-vortex to disrupt the SBLI Lambda-Foot BL separation mechanism and phenomenon, any feasible to induce sufficient vortex conditions while also providing extended AoA and relaminating drag reduction Even fluid-flow vortices and Re can be performed on all other foils, blades and fluid-flow body surfaces.

CVG EPSオーバーレイ74は、運営されるステップ高さで作動可能であり、そして、これは、CVGステップに対して後方への出口高エネルギー流動が、例えば、空気のような流体−流動よりさらに高い密度とモメンタムを有する、さらには初期の下向−ベクトルのポストステップ流動、破片及び砂等と共に後続するポスト−ステップ表面75上にあり、そして、下向を回転させるのに十分なエネルギーを有さず、続いてより精巧なブレードボディの明確なロフトと外側の遠心と二次流動下にあるようになることを意味する。このステップ後のペイントと材料に対する減少した表面腐食効果は、CVGで処理されたフォイルとボディ表面に対して実行可能である。   The CVG EPS overlay 74 can be operated at the operated step height, which means that the exit high energy flow backwards relative to the CVG step has a higher density than a fluid-flow such as, for example, air. And on the following post-step surface 75 with initial down-vector post-step flow, debris and sand etc. and not having enough energy to rotate down , Followed by a more elaborate blade body with a clear loft and outer centrifugal and secondary flow. The reduced surface corrosion effect on the paint and material after this step is feasible for CVG treated foil and body surfaces.

付加タイプのCVGオーバーレイ74は、要求される機械的及び熱的耐久性を有する弾性重統合、プラスチック、金属、セラミックコーティングされたサブストレート、炭素繊維、炭素−炭素、炭化ケイ素または金属繊維マトリックスまたはセラミックマトリックス複合材(CMC)または他の材料で作製され得、現在のブレードLEに空力学的に一致するようにいかなる成形プロセスによっても形成されて、ブレードまたは空力学的ボディ表面に結合され得る。CVG EPSオーバーレイ74は、単一CVG要素として形成され得るが、大きなスパンと曲面LEブレードに対しては、CVGが隣接したセクションで連続的に容易に適用されるように可変するジオメトリセクションに選択仕様で組み立てられ得る。いかなるブレード流体−流動不連続部も、最も好ましい結果を出すように、CVG付加以前に対を成さなければならない。   Additional types of CVG overlay 74 are elastic heavy-integrated, plastic, metal, ceramic coated substrates, carbon fiber, carbon-carbon, silicon carbide or metal fiber matrix or ceramic with the required mechanical and thermal durability It can be made of matrix composite (CMC) or other material, formed by any molding process to aerodynamically match the current blade LE, and bonded to the blade or aerodynamic body surface. The CVG EPS overlay 74 can be formed as a single CVG element, but for large spans and curved LE blades, select a geometry section that can be varied so that the CVG is easily applied continuously in adjacent sections. Can be assembled with. Any blade fluid-flow discontinuities must be paired prior to CVG addition to produce the most favorable results.

非対称または可変−ピッチ及びジオメトリのCVG構造を利用することは、CVG流動変更作用がスパンを横切って変化できるようにし、例えば、後続する局部衝撃波生成の領域で、CVGピッチは、SBLI効果を異にするためのチップ−渦流フィラメント例のより大きな密度を生成するように、この位置の周りにさらに微細になり得、そして、特に、単に抗力減少を最適化することにのみ集中しない。ボディ流体−流動衝撃を減少させることは、作動体制とオン−デザイン作動エンベロープ条件でエネルギー損失の減少及び/又は改善された領域(latitude)を許容する。   Utilizing an asymmetric or variable-pitch and geometric CVG structure allows the CVG flow modifying action to vary across the span, eg, in the region of subsequent local shock generation, the CVG pitch differs from the SBLI effect. It can become even finer around this location to produce the greater density of the tip-vortex filament example to do, and in particular does not concentrate solely on optimizing drag reduction. Reducing body fluid-flow impact allows for reduced energy loss and / or improved latitude in operating regime and on-design operating envelope conditions.

新たな設計のファンブレードフォイルまたはボディ表面は、従来技術のEPSコンポーネントに対して線形の保護LE鋸歯形状部なしに、そしてCVG改善物を十分に利用するように異に構成され得る。従来技術の金属LE EPSセクションがブレードボディ材料よりさらに厚いことがあるため、これは、CVGの利点を得るためにCVG EPSオーバーレイ74を適用する前に一部の重量節減を提供することができる。また他の新たな設計の選択は、さらに薄くて軽くなり得る、マッチングされる交替可能なCVG EPSオーバーレイ74と整列状態で重畳するLE体積内に部分ステップ−高さの統合されたCVGアレイを形成することである。   The newly designed fan blade foil or body surface can be configured differently without the protective LE sawtooth shape linear to the prior art EPS components and to fully utilize the CVG improvement. This can provide some weight savings prior to applying the CVG EPS overlay 74 to obtain the benefits of CVG, since the prior art metal LE EPS section may be thicker than the blade body material. Yet another new design choice forms a partial step-height integrated CVG array in the LE volume that overlaps in alignment with the matched interchangeable CVG EPS overlay 74, which can be thinner and lighter. It is to be.

新たな設計のファンブレードはまた、例えば、LPTブレードに対して加圧流体−流動ソース、プレナム及びジェット等と共に選択仕様で付加されたステップ−渦流拡張溝76、チップ−渦流拡張溝77、ステップせん断ガイド78及び流体−流動噴射キャビティ83の組み合わせから利益を得ることができる。これらは、圧力−フェイス上に図5bで単一例として示され、及び/又は、これらはまたサクションフェイスに適用され得る。これらの溝と構造は、過度なステップ高さとCVG厚さと重量を必要とすることなく、より広いコード上により大きな改善物とCVG整合及び整列マークを提供し、またCVG EPSオーバーレイ74、及び/又は、いかなる付加の統合されたCVGステップ構造物のゲインに対しても付加の分離制御の可能性を許容する。これはまた、下流フォイルまたは空力学的ボディ表面設計に対するステップ高さの影響を最小化する。   The newly designed fan blades also include step-vortex expansion grooves 76, tip-vortex expansion grooves 77, step shears, which are added to the LPT blade, for example, with a pressurized fluid-flow source, plenum, jet, etc. Benefits can be obtained from the combination of guide 78 and fluid-flow injection cavity 83. These are shown as a single example in FIG. 5b on the pressure-face and / or they can also be applied to the suction face. These grooves and structures provide greater improvements and CVG alignment and alignment marks on wider cords without requiring excessive step height and CVG thickness and weight, and CVG EPS overlay 74, and / or , Allowing the possibility of additional separation control for any additional integrated CVG step structure gain. This also minimizes the step height effect on the downstream foil or aerodynamic body surface design.

ファンブレード抗力とブレードトルク入力を、例えば、約−10%減少させる統合されたCVGとEPSストリップ組み合わせは、SFCと効率で大きな改善を提供するが、これは、近代のファンディスクが高温セクションノズル推力より典型的に5−10倍以上の冷却バイパス−ノズル推力出力を有するためである。   The integrated CVG and EPS strip combination, which reduces fan blade drag and blade torque input, for example, by about -10%, offers a significant improvement in SFC and efficiency, which is why modern fan disks are hot section nozzle thrust This is because the cooling bypass-nozzle thrust output is more typically 5-10 times or more.

LE設計組み合わせの交替可能で除去可能なCVG EPSコンポーネントは、また後続するブレード表面をさらによく保護し、そして、LE摩耗が蓄積されるにつれ、このコンポーネントがブレードの最も敏感な部分のうち一つで流体−流動とBLを崩壊させるため、検査状態での取り替えが価値があって助けられる。   The replaceable and removable CVG EPS component of the LE design combination also better protects the following blade surface and, as LE wear accumulates, this component is one of the most sensitive parts of the blade. In order to disrupt fluid-flow and BL, replacement in the test state is valuable and helps.

新たな設計のCVG処理されたブレード73は、トレーリングエッジ(アフトに向き合うチップ)の後方、前方のコードに統合された対称または非対称の鋸歯形状のTE CVGアレイ79を有することができ、この表面に統合されたCVGステップの鋸歯形状部は、このような薄くて高い応力のTE領域でボディ強度、質量分布、フラッタ(flutter)マージンと空力弾性を不利に損傷させない。ボディ圧力−フェイス上で、流体−流動は、TEに近接するまで、またはTEで分離されないように設計され得るため、この領域でCVGは、厚くなるBLを有するが、TE領域表面厚さにより制限された、設計されたステップ高さで作用するために、合理的な流体−流動モメンタムを有する。   The newly designed CVG treated blade 73 can have a symmetric or asymmetric sawtooth TE CVG array 79 integrated in the cord behind and in front of the trailing edge (the tip facing the aft). The CVG step sawtooth shape integrated into the body does not adversely damage body strength, mass distribution, flutter margin and aeroelasticity in such a thin, high stress TE region. Body pressure-on the face, the fluid-flow can be designed to be close to the TE or not separated by the TE, so in this region the CVG has a thickening BL but is limited by the TE region surface thickness In order to work at the designed step height, it has a reasonable fluid-flow momentum.

上流CVG EPSオーバーレイ74は、より高いレベルの求心力の二次流動とCVG効果に起因して、TE領域に達するとき、一般的に拡張され、TE CVGアレイ79により若干外側に移動されるチップ−渦流を提供する。この場合、ボディウェーク流体−流動構造併合を定義し、制御するTE Kutta−Joukowski条件に近接して、移動される上流CVGチップ−渦流フィラメントは、効果的なボディ循環−定義された揚力に導きながら、TEウェーク渦流状態ベクトル−全体に合わせられる前にスパン方向に不利に回転する機会を得ることができない。TEアレイ79は、TEウェークにほぼ直接的に活性化されたチップ−渦流フィラメントを付加して、非対称CVG形態を付加的に使うことは、圧力とサクション表面のいずれか一つまたは両者からさらに特に低いAoAで幾何学的に制御されるCL変更を許容する、暗示された組み合わせのボディ−揚力チップ−渦流ウェーク方向または反対信号とマッチングされる直接的な渦流状態ベクトル和を許容する。このような方式でCVGは、ボディ流体−流動ウェークに影響を与えるように有用に使うことができる。これらの改善されたCVG EPS方法と、性能改善物の組み合わせは、流体−流動コンセプトと設計方法の範囲を共有する開放−ローターターボファンコンセプト、ヘリコプターローターと従来のプロペラブレードに価値のあるようにまた統合される。   The upstream CVG EPS overlay 74 is generally expanded and moved slightly outward by the TE CVG array 79 when reaching the TE region due to the higher level of centripetal secondary flow and the CVG effect. I will provide a. In this case, in close proximity to the TE Kutta-Jawkowski condition to define and control the body wake fluid-flow structure merge, the moved upstream CVG tip-vortex filaments lead to effective body circulation-defined lift. , TE wake vortex state vector—cannot get an opportunity to unfavorably rotate in the span direction before being fitted to the whole. The TE array 79 adds a chip-vortex filament that is activated almost directly to the TE wake, and additionally uses an asymmetric CVG configuration, more particularly from either one or both of pressure and suction surfaces. Allow direct eddy current state vector matching with implied combination body-lift tip-vortex wake direction or opposite signal, allowing geometrically controlled CL changes at low AoA. In this manner, CVG can be usefully used to affect the body fluid-flow wake. The combination of these improved CVG EPS methods and performance improvements is also valuable for open-rotor turbofan concepts, helicopter rotors and conventional propeller blades that share a range of fluid-flow concepts and design methods. Integrated.

この新規なTE CVGアレイ79配列は、Gliebeの‘240特許、Fritzの‘488特許、Vijgenの‘665特許、Shibataの‘436特許、Youngの‘319特許、Balzerの‘106特許等とは異なり、なぜなら、この配列は、本来のボディTEの前に、及びボディ範囲内に全体的にコンパクトに内在する表面構造及び処理物であり、そして、この配列は(渦流エネルギー損失だけを誘発する従来技術の非最適化された非表面渦流と異なり)アフトフェイシングCVGチップの間でBL流体−流動損失を減少させ、基本的に抗力−減少構造を使いながら流動ノイズを減少させるようにウェーク流動−混合を増加させ、ボディ−揚力循環を変更させるために作用し、そして圧力及び/又はサクションフェイスの両者に対して独立的に構成され得るためである。TE CVGアレイ79のアフトフェイシングチップを位置させ、オフセットさせることが可能であり、これらは、TEを直ちに越えて効果的に噛み合い、そして、これらがTEウェーク渦流状態で合わせられる前に最小の相互干渉を引き起こす。   This new TE CVG array 79 array is different from Gliebe's '240 patent, Fritz' 488 patent, Vijgen '665 patent, Shibata' 436 patent, Young '319 patent, Balzer' 106 patent, etc. Because this arrangement is a surface structure and treatment that is inherently compact and inherently within the body range and before the original body TE, and this arrangement (prior art that induces only eddy current energy loss). Unlike non-optimized non-surface vortexes) wake flow-mixing between aft-facing CVG tips to reduce BL fluid-flow loss and essentially reduce drag noise while using drag-reduction structures Acts to increase, change body-lift circulation, and pressure and / or suction Scan is because that can be independently configured for both. The TE CVG array 79 aft facing tips can be positioned and offset so that they effectively mesh immediately beyond the TE and minimal interrelation before they are mated in TE wake vortex conditions. Cause interference.

サクションフェイスは、TE CVGアレイ79を使うことができるが、低いエネルギーまたは分離バブルまたは流体−流動分離を有する、厚さを有するアフトBL領域を誘発するより大きなAoAで効率は落ちる。これらのCVG改善物は、ここに教示されたように、利得を得るために同一の方式でニュートン流体−流動で非回転フォイルと表面ボディにより効果的に、及びいかなる回転に対しても一般的に使うことができる。   The suction face can use the TE CVG array 79, but is less efficient at larger AoAs that induce a thick aft BL region with low energy or separation bubbles or fluid-flow separation. These CVG improvements, as taught herein, are more effective with non-rotating foils and surface bodies with Newtonian fluid-flow in the same manner to gain, and generally for any rotation. Can be used.

ファンブレードチップコードセクションは、ファンチップ−シールシュラウドに向き合うチップにおいて、LPTに対する統合されたチップ−端部CVGアレイ48と等価である、チップ−端部CVGアレイ82を使うのに十分な厚さを有する。付加的に温度に対するファン−チップ対シュラウド間隙の変化は、タービンセクションより少なく、チップ−端部CVGは、ファンチップに近接した表面上でナセル(nacelle)−ダクティングBL流動制御で役立つ。   The fan blade tip code section should be thick enough to use a tip-to-end CVG array 82, equivalent to the integrated tip-to-end CVG array 48 for LPT, at the tip facing the fan tip-seal shroud. Have. Additionally, the fan-tip to shroud gap change with temperature is less than the turbine section, and the tip-end CVG is useful in nacelle-ducting BL flow control on the surface proximate to the fan tip.

多くのフォイルまたはボディ設計において、Cと、C対Cの比率を変更し、C比率を低くするために、よく知られたガーニータブ(Gurney Tabs)を使おうとする多くの作業試みがあったが、この理論的な作業は、実際のRe値でニュートン流体−流動でフォイルとボディに適用されるタブの衝撃を不正確に予測する傾向にある。3D形状のブロックのような弾性重統合の揚力強化タブ、eLET 80は、TEに近接したCVG処理されたブレード73の圧力−フェイスの略中間−スパンで結合されて示される。eLET 80は、これに限定されるものではないが、総スパンの15%〜30%のスパン幅の一部で典型的に最も好ましく作製され、そして、流体−流動速度と揚力寄与度が重要になる、回転ボディ上のチップから内側に使われる。eLET80は、この値に制限されることはないが、局部コード幅の0.5%〜3%の間の高さでブロック、ベーンまたはデュアル−ベーン構造として典型的に構成され得る。TEからeLET 80のセットバック(setback)は、一般的には装置高さの約0%〜500%となり、最善の結果は、装置高さの典型的には−100%のセットバックに対してである。 In many of the foil or body design, and C L, and change the ratio of C L versus C d, in order to lower the C d ratio, a lot of work attempts to use a well-known Ganitabu (Gurney Tabs) However, this theoretical work tends to inaccurately predict the impact of tabs applied to foils and bodies with Newtonian fluid-flow at actual Re values. An elastic heavy-integrated lift-enhanced tab, eLET 80, such as a 3D-shaped block, is shown coupled at approximately the middle-span of the pressure-face of the CVG treated blade 73 proximate to the TE. eLET 80 is typically but most preferably made with a portion of a span width of 15% to 30% of the total span, and fluid-flow velocity and lift contribution are important. Used from inside the tip on the rotating body. The eLET 80 is not limited to this value, but can typically be configured as a block, vane or dual-vane structure at a height between 0.5% and 3% of the local code width. The setback from TE to eLET 80 is typically about 0% to 500% of the device height, and the best results are for a setback of typically -100% of the device height. It is.

eLET 80は、eLET80とTEエッジ位置との間に積もって捕獲された強い逆回転渦流のスパン方向セットを発生させるのに作用する。これらの横断する渦流フィラメントは、サクション−フェイスTE流動に作用し、TEで下方にこの流動を偏向させる傾向にあり、そして局部のスパンセクションTE utta−Joukowski条件を変更する。この付加的なTE下方流体−流動加速は(BL乱流領域厚さと抗力を減少させる)不利なサクション−フェイス圧力回復勾配を有益に変更させ、また局部コードAoAと揚力を効果的に増加させるように作用する。   The eLET 80 serves to generate a spanwise set of strong counter-rotating vortices trapped between the eLET 80 and the TE edge position. These transverse vortex filaments act on the suction-face TE flow, tend to deflect this flow downward at the TE, and change the local span section TE utta-Jawkowski condition. This additional TE downward fluid-flow acceleration beneficially changes the adverse suction-face pressure recovery gradient (which reduces BL turbulent zone thickness and drag), and effectively increases the local code AoA and lift. Act on.

eLET 80は、フォイルまたはボディのアフトとTEセクションで過度な質量を付加せず、安定性を減少させず、マージンを振らないように、柔軟で強く低い−質量の弾性重統合材料として実行され、TEで下に置かれたボディに対して効果的に機械的に透明になる。加えて、プロペラ、ローターやブレードのような基本的に必須−可撓性フォイルの空力弾性効果と振動力学に起因して、TE領域に付加される非順応質量は、全体付着表面領域に対して分布するように強い加速力を接着体で十分に荷重−共有するように許容し、前進するスリップポイントで接着剤を集中させない、分布された、そして非集中の局部接着結合のせん断力なしに信頼性よく付着できない。このような理由から、非順応材料(言い換えれば、非弾性重統合)は、このような挑戦的な環境で付加するのに問題があり、そして、一旦行われると、強いボディ材料疲労イシューを発生させる、下に置かれたボディに対する振動応力集中と曲げの問題点を発生させる。類似した分岐するトレーリングエッジ(DTE)構造の作製は、同一の実世界の挑戦に直面することとなる。   eLET 80 is implemented as a flexible, strong, low-mass elastic heavy-integrated material so as not to add excessive mass in the foil or body aft and TE sections, reduce stability, and not swing margins, Effectively transparent to the body placed under TE. In addition, essentially essential such as propellers, rotors and blades-due to the aeroelastic effect and vibration mechanics of the flexible foil, the non-compliant mass added to the TE region is Reliable without shear forces of distributed and non-concentrated local adhesive bonds, allowing a strong acceleration force to be distributed to allow sufficient load-sharing in the adhesive and not concentrating the adhesive at the forward slip point Cannot adhere well. For this reason, non-compliant materials (in other words, inelastic heavy integration) are problematic to add in such challenging environments and, once done, produce strong body material fatigue issues. The problem of vibration stress concentration and bending on the underlying body is generated. The creation of similar branching trailing edge (DTE) structures will face the same real-world challenges.

eLET 80の一つ以上の例の小さな長さセクションは、正常に−不利に捕獲されたスパン方向の渦流フィラメントが、これらが蓄積され、流体−流動質量を出す必要があって拡張出口を有することを保障し、そしてこれはeLET 80が使われるとき、流体−流動の診断音響−署名として典型的に注目されている、略1,600Hzの比率で一般的に発生し、そして、セグメントまたはセクションのアプリケーション戦略を使うことで渦流フィラメント緩和経路の新たな重要性を教示する。eLET 80のそれぞれの例において、追加改善物はユニットを通してほとんどコード方向の部分的なセクション−カットを作製し、機械的な損傷が部分セクションに制限され、リップ−ストップ機能を効果的に提供するものである。   The small length section of one or more examples of eLET 80 is that normally-unfavorably trapped spanwise vortex filaments have extended outlets where they must accumulate and exit fluid-flow mass And this typically occurs at a rate of approximately 1,600 Hz, which is typically noted as a fluid-flow diagnostic acoustic-signature when eLET 80 is used, and of a segment or section Teaching the new importance of vortex filament relaxation pathways using application strategies. In each instance of eLET 80, an additional improvement creates a partial section-cut that is mostly in the cord direction through the unit, and mechanical damage is limited to the partial section, effectively providing a rip-stop function. It is.

内側端部または外側端部を支持するeLET 80の形態に対する非常に若干の角度は、渦流フィラメント流出が、最終のボディ−循環及び揚力を発生させる統合された渦流ベクトルに加算または減算としてTEウェークに合わせられるとき、あるボディ端部から好ましく外れる方向に制御され得るようにする。eLET 80ボディ、例えば、中心から両側上で若干後に曲げることは、中央の横断する渦流が揚力改善のために洗流を増加させるように作用しながら、eLET 80により処理される流体−流動質量の幾何学的な部分として制御されるように、ストリーム方向の渦流フィラメントがTEウェーク内に外れて均衡を取るようにする。   The very slight angle to the form of eLET 80 that supports the inner or outer end is that the vortex filament outflow is added to or subtracted from the TE wake as an integrated vortex vector that generates the final body-circulation and lift. When aligned, it can be controlled in a direction that preferably deviates from one body end. The eLET 80 body, for example, bending slightly back on both sides from the center, allows the fluid-flow mass to be processed by eLET 80 while the central transverse vortex acts to increase wash flow to improve lift. In order to be controlled as a geometric part, the vortex filaments in the stream direction are allowed to fall out of the TE wake and balance.

eLET 80は、CVG EPSオーバーレイ74またはTE CVGアレイ79を持って、またはなしに使うことができるが、動的な安定性の理由のために、少なくとも統合のCVG法とCVG EPSオーバーレイ74を組み合わせて使うことが好ましい。TE CVGアレイ79は、以前に適用されるか、またはeLET80例の間のセクションに使うことができる。eLET 80の一例の間に二つが示されるTE CVGアレイ79例である図5bの構成は限定されないが、CVGが他の特徴と組み合わせてスパンまたは表面の一部を横切って構成され得ることを示す。   The eLET 80 can be used with or without the CVG EPS overlay 74 or TE CVG array 79, but for reasons of dynamic stability, combine at least the integrated CVG method and the CVG EPS overlay 74. It is preferable to use it. The TE CVG array 79 has been applied previously or can be used for sections between eLET 80 examples. The configuration of FIG. 5b, which is an example of a TE CVG array 79 with two shown between one example of eLET 80, is not limited, but illustrates that CVG can be configured across a span or part of a surface in combination with other features. .

チップアンローディングeLET 81は、ブレードサクション−フェイス70のチップTEで小さなタブとして示され、このフォイル領域でコードセクションのAoA揚力を減少させるように付加され得、そして圧力フェイスからサクションフェイスまでのチップ−渦流流動に対する大きな障害がない、特に開放ブレード上にフォイルチップ−渦流を大きく変形させるように作用する。ヘリコプターローターブレードの場合に、このタブバージョンは、大きく荷重を受けるチップの内側にスパン方向荷重を増加させるように作用し、減少及び遅延された局部チップ−渦流は、ディスク流動内に外れ、ブレード渦流相互作用(BVI)の転移力荷重、外乱と音響署名の生成にあまり影響を受けない。内側にディスクを積載することは、フォイルの構造上、揚力曲げモーメントとスパン方向変形荷重の一部をまた軽減させる。   The tip unloading eLET 81 is shown as a small tab on the blade suction-face 70 tip TE and can be added to reduce the AoA lift of the code section in this foil area, and the tip from the pressure face to the suction face- There is no major hindrance to vortex flow, especially on the open blade, which acts to greatly deform the foil tip-vortex flow. In the case of helicopter rotor blades, this tab version acts to increase the spanwise load inside the heavily loaded tip, and the reduced and delayed local tip-vortex flows out into the disk flow and the blade vortex flow Less susceptible to interaction (BVI) transfer force loads, disturbances and generation of acoustic signatures. Loading the disc on the inside also reduces part of the lift bending moment and span deformation load due to the structure of the foil.

eLET 80のLEの前方−ステップ進入フェイスで誘発されるスパン方向渦流は、アフト−ステップフェイス渦流により密接にマッチングされ、従って、かなり衝撃を与える流体−流動渦流とRe値で接着ボンド結合能力に挑戦するように、eLET 80上に予想できなかった最小のコード方向の圧力またはアフト力荷重が実際あるようになる。入口及び出口スパン方向渦流フィラメントは、予想される進入流体−流動の動的な衝撃−圧力から弾性重統合のTE質量と大体均衡を取り、このTE質量を効果的に保護する。この結果は、一次接着挑戦が強い放射状加速であるということである。航空機プロペラに対するテストは、例えば、Lycoming IO−540エンジンとHartzell可変ピッチ(VP)プロペラ組み合わせに対する約−18%のエネルギー節減減少に対して、例えば、巡航SFCの12ghp〜10ghp減少として可能な一般的に類似した材料能力と性能変形を立証する。   eLET 80 LE forward-step entry face induced span vortex is closely matched to aft-step face vortex, thus challenging adhesive bond bonding capability with highly shocking fluid-flow vortex and Re value As such, there will actually be a minimum cord-wise pressure or aft force load that could not be expected on eLET 80. The inlet and outlet spanwise vortex filaments roughly balance and elastically protect the TE mass of elastically integrated TE from the expected ingress fluid-flow dynamic shock-pressure. The result is that the primary adhesion challenge is strong radial acceleration. Tests for aircraft propellers are generally possible, for example, as a 12ghp to 10ghp reduction in cruise SFCs, for example, for an approximately -18% reduction in energy savings for a Lycoming IO-540 engine and a Hartzell variable pitch (VP) propeller combination. Demonstrate similar material capability and performance deformation.

これらの高い加速度と流体−流動速度場(filed)でeLET 80として適用される弾性重統合材料は、従来技術に対比して新規で、半直観的であるが、しかし、実際の使用が正当であると認められることを示す明らかな改善物と新規な能力がある。飛行中の表面着氷の場合において、eLET 80材料は順応し、そして、ここで荷重は単に薄い層の水分結氷の付着能力を越えるので、氷の転移強化と一定の外れを許容して、もっとも大きな構造的な威嚇はこれらがプロペラ性能に大きく影響を及ぼす前に小さな蓄積物を連続して剥がす内側氷防止システムから外れたLE氷から来るようになる。順応的で剛健な変形と弾性の形状復旧特性、そしてeLET 80に対するセクションのリップ−ストップ損傷に抵抗するアプリケーション方法論は、ブレード、ローター、ファンディスク及びプロペラ等のようなフォイルとボディ表面に対して新たな設計能力を許容する。   The elastic heavy-integrated material applied as eLET 80 with these high accelerations and fluid-flow velocity fields is novel and semi-intuitive compared to the prior art, but is practically valid There are obvious improvements and new abilities that prove to be. In the case of in-flight surface icing, the eLET 80 material adapts, and here the load simply exceeds the ability to deposit moisture in a thin layer, allowing for enhanced ice transfer and constant detachment, most Large structural threats come from LE ice that deviates from the inner ice protection system that continuously strips small deposits before they significantly affect propeller performance. Adaptive and rigid deformation and elastic shape recovery characteristics and application methodology to resist section lip-stop damage to eLET 80 are new to foil and body surfaces such as blades, rotors, fan disks and propellers. Tolerant design capability.

ファンステージの後方及び圧縮機入口の前方のIGVは、また抗力を減少させるようにアッド−オンまたは内在されたCVGを使うことができ、延びたAoA能力は、機械的なIGV運動が流体−流動を動的に失速しないように保障する。ファン出口の冷却ダクト流動を渦巻きがないようにする冷却セクションダクティングに導くステータブレードは、抗力を減少させ、AoAを延長させるように、またCVGを使うことができる。例えば、圧縮機と燃焼器出口と他の空力学的支持部と荷重支持ストラットで付加的なIGVは、いかなる流体−流動表面に対しても既に開示された同一の利点を有してCVGを使うことができる。   The IGV behind the fan stage and in front of the compressor inlet can also use add-on or built-in CVG to reduce drag, and the extended AoA capability allows mechanical IGV motion to be fluid-flowing. To ensure that it does not stall dynamically. Stator blades that lead to cooling section ducting that eliminates the swirling fan duct cooling duct flow can reduce drag and extend AoA, and can also use CVG. For example, additional IGVs in the compressor, combustor outlet, other aerodynamic supports and load bearing struts use CVG with the same advantages already disclosed for any fluid-flow surface. be able to.

圧力−フェイスピックアップまたは例えば冷却圧縮機ブリード−空気のような他の流体ソースからの表面流動増加は、既に注目されるLPTカスケードに対して、ファンブレード、作動AoAと抗力性能を改善するために、より大きなファンブレードで合わせられたLPTジェット流体噴射ポート37、流体−流動噴射キャビティ36及び噴射プレナム38と等価である構造と共に新たな設計のファンブレードに対してまた使うことができる。ジェット流体噴射ポートを増加させるこのような統合されたCVGアレイ方法はまた適切なジオメトリスケーリングを有する新たな設計のヘリコプターローターブレード、プロペラ及びさらには固定されたフォイルまたは羽根表面にまた拡張され得る。   Increased surface flow from pressure-face pickup or other fluid sources such as cooled compressor bleed-air to improve fan blades, operating AoA and drag performance over the LPT cascade already noted It can also be used for newly designed fan blades with structures equivalent to LPT jet fluid injection port 37, fluid-flow injection cavity 36 and injection plenum 38 combined with larger fan blades. Such an integrated CVG array method of increasing jet fluid injection ports can also be extended to newly designed helicopter rotor blades, propellers and even fixed foil or vane surfaces with appropriate geometry scaling.

改善のためにCVGを使ったジェットエンジンパワー−コア(圧縮機、燃焼器及びタービン)は、(従来技術として)ジェット冷却ダクト推力のためのファンディスクカスケードを駆動するようにLPT出力−シャフティング(または、類似したパワー抽出ステージ)を使用するか、例えば、冷却、天然ガスパイプラインまたは精製所のような産業スケールの化学処理システムに用いられるプロペラ、ローターシステム、電力発電機、ポンプまたは圧縮機のように、外部負荷または変速機駆動装置を駆動するためにターボ−シャフト構成で形成され得る。   Jet engine power-cores (compressors, combustors and turbines) using CVG for improvement (as prior art) LPT output-shafting (to drive the fan disk cascade for jet cooling duct thrust) Or similar power extraction stages) or like propellers, rotor systems, power generators, pumps or compressors used in industrial scale chemical processing systems such as cooling, natural gas pipelines or refineries In addition, it may be formed in a turbo-shaft configuration for driving an external load or transmission drive.

HPTタービンブレード:図6aと6bは、深い反作用−バケットタイプのフォイルセクションを有するHPTブレード90の代表図であり、そして、燃焼器から進入する流体−流動からエネルギーを抽出して上流圧縮機ステージまたは負荷に動力を供給するために、既に教示されたLPTブレードのような同一の方式で作動する、取り付けられたコンポーネント、または内在されて統合された上部フェイスCVGアレイ91と統合された下部フェイスCVGアレイ109を有する。統合されたHPT CVGは、流体−流動分離/乱流を減少させ、また熱負荷をミックス−ダウンするようにAoA拡張と抗力の減少のために構成される。ベース金属に作製される統合されたCVGは、最も大きなHPTブレード強度を提供するが、多重−パートのHPTブレードが全ての要求される他の特性を提供するように製作され得るため、カスケードで新規設計のHPT LEに連動する適した炭化−ケイ素または金属繊維マトリックスまたはセラミックマトリックス複合材(CMD)3D構造を含む高温のLE CVGアレイを有することがまた可能である。   HPT Turbine Blade: FIGS. 6a and 6b are representative views of an HPT blade 90 having a deep reaction-bucket type foil section and extract energy from the fluid-stream entering from the combustor to either the upstream compressor stage or Installed components that operate in the same manner as previously taught LPT blades to power a load, or a lower face CVG array integrated with an integrated integrated upper face CVG array 91 109. The integrated HPT CVG is configured for AoA expansion and drag reduction to reduce fluid-flow separation / turbulence and to mix-down the heat load. Integrated CVG made in the base metal provides the greatest HPT blade strength, but is new in the cascade as multi-part HPT blades can be fabricated to provide all the other required properties It is also possible to have a high temperature LE CVG array that includes a suitable silicon carbide or metal fiber matrix or ceramic matrix composite (CMD) 3D structure that works with the HPT LE of the design.

IGVまたは第1のHPTステータと第1のHPTローターディスクに対して、燃焼器出口温度は典型的にニッケル超合金溶融点以上であるので、これらの表面は、流体冷却される。冷却ジェット根源93は、ステータとローターブレードのLEに位置し、根源冷却プレナム94から冷却流体(典型的には、例えば摂氏−650度のクーラーでのHPCブリード空気)が供給される。この根源は、フォイルLEを冷却させて保護するために十分な角のあるジェットと流動質量を有し、次に、この冷却流体は、付加的な表面冷却を提供し、フォイルウェーク内へのヒート−フラックスと熱負荷を拒否するために、圧力及びサクションフェイス周囲に分けられて流動する。フォイル表面は、最も低い局部温度であり、そして、フリーストリーム流体−流動内にBLでさらに高く移動して、温度が燃焼器ピーク温度に近接して上がるようになる。分離乱流と流体−流動分離バブルのようなフォイルまたはボディ表面上のいかなる過度な乱流も、さらに高い熱流体と温度層を典型的にミックス−ダウンし、安全に表面を冷却するように除去されなければならないヒートフラックスを増加させる。   For the IGV or first HPT stator and first HPT rotor disk, the combustor exit temperature is typically above the nickel superalloy melting point so that these surfaces are fluid cooled. The cooling jet root 93 is located at the LE of the stator and rotor blades and is supplied with cooling fluid (typically HPC bleed air at a cooler of, for example, -650 degrees Celsius) from the root cooling plenum 94. This source has sufficient angulated jets and flow mass to cool and protect the foil LE, which then provides additional surface cooling and heat into the foil wake. -Flows divided around pressure and suction face to reject flux and heat load. The foil surface is at the lowest local temperature and moves higher in the free stream fluid-flow at BL, causing the temperature to rise closer to the combustor peak temperature. Separation turbulence and fluid-flow Any excess turbulence on the surface of the foil or body, such as a separation bubble, is typically removed by mixing and cooling the hot fluid and temperature layers to cool the surface safely Increase the heat flux that must be done.

従来技術のフォイル表面は、付加の下流の角のある冷却ジェットアレイ内に移動する曲がりくねったギャラリーとプレナムで冷却する内部−フェイススキンと、また、内部ピングリッド107とTE冷却出口スロット92で付加的に冷却される。このような挑戦は、過度な乱流と熱ミックス−ダウンを発生させるジェット−リフトオフなしに適したジェット表面冷却流体−流動を有しなければならず、高温流体からの表面冷却と緩衝が効率的に拡散されなければならない。   Prior art foil surfaces include additional torsional galleries moving into additional downstream angular cooling jet arrays, plenum cooling inner-face skins, and inner pin grid 107 and TE cooling outlet slots 92. To be cooled. Such challenges must have jet surface cooling fluid-flow suitable without excessive turbulence and thermal mix-down, jet-lift-off, and efficient surface cooling and buffering from hot fluids Must be spread to.

CVGは、単に分離制御を向上させるために、LPTボディにオプションで用いられるように、最も低いBLレベルで効果的であり、よく拡散される冷却流体噴射を提供するための低い抗力方法を提供する。アフト−角のあるジェット流体噴射ポート95または測定オリフィスは、CVGチップ98の間に位置し、そして、アフト−フェイシングステップ97の後方表面で冷却流体−流動を例えば上部CVG冷却噴射プレナム104から流体−流動噴射キャビティ96内に運搬できる。形成されたキャビティ内に出るこのアフト角のある方式で冷却流体ジェットを付加することは、高いブローイング及び冷却流動モメンタム比でジェット−リフトオフを抑制するために、CVGステップの高いエネルギー流動の初期下向速度ベクトルを利用し、冷却流体ストリームを横方向に、そして下流BLの最も低いクーラーレベルで拡散させるのに役立つ。第2の下部CVG冷却噴射プレナム106はまた、HPTサクションフェイスと同一の方式で置かれた位置で、圧力または下部フェイスCVGアレイ109で、より高い圧力の冷却流体を、隣接したブレード表面とジェット流体噴射ポート95の例と、関連構造に運搬する。   CVG provides a low drag method to provide a well-diffused cooling fluid jet that is effective at the lowest BL level, as used optionally in LPT bodies, simply to improve separation control . An aft-angular jet fluid injection port 95 or measurement orifice is located between the CVG tips 98 and allows cooling fluid-flow to flow from, for example, the upper CVG cooling injection plenum 104 at the rear surface of the after-facing step 97. -Can be carried into the flow injection cavity 96; Adding a cooling fluid jet in this aft angle manner into the formed cavity reduces the initial downflow of high energy flow in the CVG step to suppress jet-liftoff at high blowing and cooling flow momentum ratios. Velocity vectors are utilized to help diffuse the cooling fluid stream laterally and at the lowest cooler level in the downstream BL. The second lower CVG cooling jet plenum 106 also provides higher pressure cooling fluid to the adjacent blade surface and jet fluid at the pressure or lower face CVG array 109 in the same position as the HPT suction face. Examples of injection port 95 and transport to related structures.

ステップ−渦流質量−流動を冷却させるために、付加のステップ−渦流冷却噴射ポート99がCVGバレー部の底に位置し得る。ヒートフラックスを下流表面に下ろすようにCVGチップ−渦流フィラメントに余分の冷却を提供するために、チップ−渦流冷却噴射ポート105は、CVGチップ98のベースに含まれ得る。内部の曲がりくねった冷却通路、乱流発生器、TEとチップ「スクィーラー」冷却排出及びピングリッド107のような他の従来技術は、HPT表面を冷却するために統合されたCVGと内部通路と内部スキン流動と共に用いられ得る。ヒートフラックスを除去する下部流動質量の最適化された冷却流体−流動の効率的な使用は、冷却流体−流動を得るための圧縮機入力エネルギーが必要であるため、エンジン効率を向上させる。このようなHPTステージで表面は、いかなる従来技術の酸化減少コーティングと、他の冶金方法と、低く高いサイクルクリープ(creep)のための合金等も使うことができる。   In order to cool the step-vortex mass-flow, an additional step-vortex cooling injection port 99 may be located at the bottom of the CVG valley. A tip-vortex cooling injection port 105 may be included in the base of the CVG tip 98 to provide extra cooling to the CVG tip-vortex filament to lower the heat flux to the downstream surface. Other prior art techniques such as internal tortuous cooling passages, turbulence generators, TE and chip “squealer” cooling exhaust and pin grid 107 are integrated CVG, internal passages and internal skins to cool the HPT surface. Can be used with flow. Efficient use of an optimized cooling fluid-flow with a lower flow mass to remove heat flux improves engine efficiency because compressor input energy is required to obtain the cooling fluid-flow. The surface of such an HPT stage can use any prior art oxidation reducing coating, other metallurgical methods, alloys for low and high cycle creep, and the like.

ステップ−渦流拡張溝100、チップ−渦流拡張溝101及びステップせん断ガイド102は、表面機械的な強度条件と設計ステップ大きさに対応して均衡を取るように、ステップ−渦流質量流動能力に対する調整を許容するために、HPTサクション及び/又は圧力CVGで(LPTセクションに対して)オプションで統合され得る。   Step-vortex expansion groove 100, tip-vortex expansion groove 101, and step shear guide 102 adjust for step-vortex mass flow capacity to balance the surface mechanical strength conditions and design step size. To allow, it can optionally be integrated with HPT suction and / or pressure CVG (for LPT section).

高いヒートフラックスからの付加の緩和は、例えば、LEセクションでTBCにより提供され得、これらの典型的なセラミック表面層コーティングは増加した質量とコーティング破砕の危険、保護損失及び表面消失の代価で、ヒートフラックスを減少させるように表面熱伝導性を減少させる。効率的な表面冷却と分散手段を提供する統合されたCVGとジェット/噴射キャビティで、CVGステップのフォイル下流のセクションは、TBCの大きな領域の付加される質量と複雑性をあまり必要としないようである。   Mitigation of addition from high heat flux can be provided by TBC, for example in the LE section, these typical ceramic surface layer coatings at the expense of increased mass and risk of coating crushing, loss of protection and surface loss. Reduce the surface thermal conductivity to reduce the flux. With integrated CVG and jet / injection cavities that provide efficient surface cooling and dispersion means, the foil downstream section of the CVG step does not seem to require much added mass and complexity in large areas of the TBC. is there.

カスケード通路とダクティング表面でのローター、ステータ端部−壁とフィレットの均衡において、フォイルに対して付加の低い−抗力のジェット流体噴射ポート冷却構造を提供するようにCVGをまた使うことが可能であり、そして、例えば、ブレード通路−渦流等による崩壊に抵抗する不利な二次流動の領域でBL下に冷却するための能力を付加する。フィレット表面は、これらの輪郭のある表面上でジェット流体噴射ポートを有するCVGを使うことができる。統合されたCVGチップ−渦流は、SBLI制御能力の測定をまた提供し、通路−渦流、衝撃及び二次流動を変更するように構成され得る。   CVG can also be used to provide an additional low-drag jet fluid injection port cooling structure for the foil at the balance of rotor, stator end-wall and fillet in cascade passages and ducting surfaces. Yes, and adds the ability to cool below BL in areas of adverse secondary flow that resists collapse due to, for example, blade path-vortex. Fillet surfaces can use CVGs with jet fluid ejection ports on these contoured surfaces. The integrated CVG tip-vortex also provides a measure of SBLI control capability and can be configured to alter the passage-vortex, impact and secondary flow.

圧力−フェイス上にTE冷却出口スロット92に近接した二次の統合されたCVGアレイ103は、ブレードウェークがブレードTEのすぐ前において、例えば、上部CVGアレイ91に近接して第2列として使われる統合されたCVGよりあまり悪影響を受けないため、ブレードウェークを最小化し、揚力/渦流状態を向上させるのに使うことができる。揚力とTE冷却強化タブアレイ108は、TE冷却出口スロット92前に付加され得、このようなオプションは、両ブレード有効AoAの変更を許容し、そしてアレイ103を有するか、または有さず、TEに沿ってスロット92冷却流動を拡散させるのに役立つ。このタブアレイ108は、図示されたように「曲げられたか」または角のあるタブを使うことができる。二次統合されたCVGアレイ103は、HPTブレードのサクション−フェイスにまた付加され得る。   A secondary integrated CVG array 103 on the pressure-face close to the TE cooling outlet slot 92 is used as the second row, for example, in front of the blade TE, close to the upper CVG array 91. Because it is less affected than integrated CVG, it can be used to minimize blade wake and improve lift / vortex conditions. A lift and TE cooling enhancement tab array 108 may be added before the TE cooling exit slot 92, such an option allows the modification of both blade active AoAs and with or without the array 103, the TE Along the slot 92 to help spread the cooling flow. The tab array 108 may use “bent” or angled tabs as shown. A secondary integrated CVG array 103 can also be added to the suction-face of the HPT blade.

中間圧力タービン(IPT)はまた冷却を必要とすることがあり、これらは、冷却及び抗力損失を改善するために、HPTブレードのように設計され得る。ここに示されたCVGと、関連設計特性は、最適な性能を提供するために、ブレードと表面設計の従来技術の方法と共に、任意の組み合わせ、例と位置に統合され得る。CVG処理されたHPTブレードは、有用に改善された流体−流動及び効率と共に、例えば、蒸気タービンでの実施例としてまた使うことができ、LE表面コーティング材料は、CVG構造とまた結合できる腐食防止物に用いられ得ることに注目する。CVGステップから下流の腐食粒子と材料のロフティングと除去は、また下流流動表面を保護するのに役立つ。蒸気タービンにおいて、進入する流体−流動は、燃焼器/蒸気ソースからであり、そして圧縮機は不要であって、大量で得られたタービンパワーは他の負荷を駆動することができる。   Intermediate pressure turbines (IPT) may also require cooling, which can be designed like HPT blades to improve cooling and drag losses. The CVG shown here and associated design characteristics can be integrated in any combination, example and location, along with prior art methods of blade and surface design to provide optimum performance. CVG treated HPT blades can be used again as an example in, for example, steam turbines, with usefully improved fluid-flow and efficiency, and LE surface coating materials are corrosion inhibitors that can also be combined with CVG structures. Note that it can be used for: Lofting and removal of corrosive particles and materials downstream from the CVG step also helps protect the downstream flow surface. In a steam turbine, the incoming fluid-flow is from a combustor / steam source, and no compressor is required, and the turbine power obtained in large quantities can drive other loads.

遠心圧縮機:最終HPCステージにおいて、例えば、ジェットエンジンである、多くのより小さな圧縮機とポンプ装置は、遠心タイプのインペラがコンパクトで、高い圧縮比、重量効率、堅固で低い複雑性の装置であるため、この遠心タイプのインペラを使う。軸流、混合−流動及び遠心圧縮機とポンプとの間に多くの流体−流動類似性があり、インペラ上の遠心ブレードやベーンカスケードは、出口の方にインペラ軸に沿ってルートとチップ直径を増加させ、出口流動は、下流ダクティング及び/又はディフューザー構造内に(部分的に軸流として)十分に放射状になるか、または混合され得る。   Centrifugal Compressors: In the final HPC stage, many smaller compressors and pumping devices, for example jet engines, are centrifugal type impellers with compact, high compression ratio, weight efficiency, robust and low complexity equipment For this reason, this centrifugal impeller is used. There are many fluid-flow analogies between axial flow, mixing-flow and centrifugal compressors and pumps, and centrifugal blades and vane cascades on impellers route and tip diameters along the impeller axis towards the outlet. Increasing, the outlet flow can be fully radial or mixed (partially as an axial flow) into the downstream ducting and / or diffuser structure.

遠心圧縮機(液状のニュートン流体−流動を採用時にはポンプ)は、流体−流動性能問題とエネルギー損失を引き起こす、インペラチップ、ディフューザーガイド−ベーン、ベーン(またはブレード)及び他の流動表面で、サクション−フェイス流動分離を経験し得る。多くのインペラベーンは、ブレード出口−角度で流体−流動分離応力を減少させるように、チップモメンタム転移及び流動に対してあまり攻撃的にならないように出口流動角度でアフト−スウェプト(aft−swept)される。   Centrifugal compressors (liquid Newtonian fluids—pumps when flow is used) are suction-impeller tips, diffuser guides—vanes, vanes (or blades) and other fluid surfaces that cause fluid-flow performance problems and energy loss— Face flow separation can be experienced. Many impeller vanes are aft-swept at the exit flow angle so as to be less aggressive to tip momentum transfer and flow, so as to reduce fluid-flow separation stress at the blade exit-angle. The

液状の水またはアンモニアのようなニュートン作動流体の低圧領域で流動分離または剥離バブルは、強い超音速衝撃と音響波から最終的に迅速なまたは超音速バブル−構造崩壊、キャビテーション及び潜在的な損傷のさらなる複雑性を付加しながら、連行する物理的なバブル構造で流体状態を液体状態から蒸気/ガス相への変化として自身を示す。   Flow separation or exfoliation bubbles in the low pressure region of Newtonian working fluids such as liquid water or ammonia will eventually cause rapid or supersonic bubbles from strong supersonic shocks and acoustic waves-structural collapse, cavitation and potential damage. While adding additional complexity, it presents itself as a transition from a liquid state to a vapor / gas phase with an entrained physical bubble structure.

遠心装置のサクション−フェイスと、他の流動表面上で流体−流動と流線に沿って統合されたCVGを付加することは、ガス相の流体−流動分離バブルの制御を許容し、以前にカスケードについて教示されたように、抗力と乱流BL流動損失を減少させる。サクション領域で液状の流体−流動において、微細なCVG渦流−フィラメントは、これらがキャビテーション損傷を引き起こし得る大きさに成長する前に、液体下にして蒸気−圧力転移で落す流体体積で形成して成長する蒸気バブルをインターセプトして崩壊させる。このバブル崩壊はまた、この結果的な衝撃エネルギーと音響署名を減少させ、渦流フィラメントが作動流体で衝撃圧力と音響波を拡散させ、反射して、そして減衰させるように作用する。   Adding a CVG integrated along the fluid-flow and streamline on the suction-face and other flow surfaces of the centrifuge allows control of the gas-phase fluid-flow separation bubble and previously cascaded Reduce the drag and turbulent BL flow losses. In fluid fluid-flow in the suction region, the fine CVG vortex-filaments grow and form with a fluid volume that drops under the liquid and vapor-pressure transition before they grow to a size that can cause cavitation damage. Intercept the vapor bubbles that do and collapse. This bubble collapse also reduces the resulting impact energy and acoustic signature, and the vortex filaments act to diffuse, reflect and attenuate the impact pressure and acoustic waves in the working fluid.

図7は、ほとんどの開放形態のインペラバージョンで見られる典型的な特徴を有する典型的な開放形態の遠心インペラ表面とハブ内部壁120を示す。この例は、圧縮機が入口流動ガイド121内で見たとき、反時計回りに回転するに伴い、インペラフォイルまたはインデューサ(inducer)ベーン122のアレイのLEに案内する中央インペラ入口流動ガイド121を有する。進入する軸流流体−流動は、インデューサ−ベーン122の軸流回転により行われ、ハブ内壁120を横切って加速されて連続し、次にベーン出口チップ128でより高いモメンタムと速度で放射状に出るようになり、明確化のために図示されない最終出力流体−収集法またはボリュート(volute)、ダクティング等で流体−流動を運搬する(明確化のために、単に一つの例だけ説明)オプションの固定ディフューザーガイドベーン129のアレイの方に越える。この図7例はまたインデューサベーン122で進入流動をより早くチョーキング(choking)しないようにさらなる分割ベーン132を使う。   FIG. 7 shows a typical open form centrifugal impeller surface and hub inner wall 120 with typical features found in most open form impeller versions. This example shows a central impeller inlet flow guide 121 guiding the LE of an array of impeller foils or inducer vanes 122 as the compressor rotates in a counterclockwise direction when viewed in the inlet flow guide 121. Have. The incoming axial fluid-flow is effected by the axial rotation of the inducer vane 122 and is accelerated and continued across the hub inner wall 120 and then exits radially at a higher momentum and speed at the vane outlet tip 128. Optional final output fluid-collection method or volute, ducting, etc. to transport fluid-flow (only one example described for clarity), not shown for clarity Cross towards the array of diffuser guide vanes 129. This example of FIG. 7 also uses an additional split vane 132 to not choke the incoming flow faster with the inducer vane 122.

統合された入口サクションCVGアレイ124は、ベーンのサクション−フェイス上に流体−流動が分離されないように(または液体に対して空洞化されないように)ベーン入口LE近くにインデューサベイン122部分のサクション側に内在できる。統合された下流サクションCVGアレイ125は、インペラジオメトリと流線が有益な作用のために許容されるとき、統合され得る。   The integrated inlet suction CVG array 124 is located on the suction side of the inducer vane 122 section near the vane inlet LE so that fluid-flow is not separated on the suction-face of the vane (or not hollowed out for liquid). Can be inherent. The integrated downstream suction CVG array 125 can be integrated when impeller geometry and streamlines are allowed for beneficial effects.

統合された圧力−フェイスCVGアレイ123でそれぞれのベーンの対向側上で、ベーン圧力フェイス上の流動損失を減少させるために、例えば、LPTブレードに対してLEから他の位置と類似した方式で、これらの作業と相互補完の統合された圧力−フェイスバージョンのCVGを統合することがまた可能である。これらの統合されたCVGアレイの位置は、例えば、LPTブレードに対する構造、論理及び手順に従うようになり、次に、固有のインペラジオメトリに適応してマッチングされるためのジオメトリと、流動角度と位置で最適化される。図示されたCVG大きさと角度は、議論のために単純に表現されるものであり、選択され最適化された実際設計を制限しない。   To reduce the flow loss on the vane pressure face on the opposite side of each vane with the integrated pressure-face CVG array 123, for example, in a manner similar to other locations from the LE to the LPT blade, It is also possible to integrate an integrated pressure-face version of CVG that complements these operations. The location of these integrated CVG arrays will, for example, follow the structure, logic and procedure for the LPT blade, and then in geometry to be matched to the specific impeller geometry, flow angle and position Optimized. The illustrated CVG magnitudes and angles are simply expressed for discussion and do not limit the actual design chosen and optimized.

ポンプルートまたはハブ内壁120は、同一のブレードまたはベーン通路のサクション及び圧力フェイスの間で、凹及び凸表面の一次流動BLと一部の二次流動の大きな表面領域である。この表面は、サクション領域で流動またはキャビテーション問題に影響を受けることがあり、CVG BL再層流化はまた抗力またはキャビテーションを減少させ、統合された内壁圧力−フェイスCVGアレイ127と統合された内壁下流圧力−フェイスCVGアレイ126はここで役立つように使われ得、どのCVGに対しても局部流体−流動流線条件と最も好ましくマッチングされるように若干角ができる。この図が明らかにハブブレンディングフィレットに対するベーンを示してはいないが、ベーンハブルートがフィレット(fillet)となると、統合されたCVGがこれらのフィレットを混合することができ、さらに隣接した表面上で他のCVGと併合される。   The pump root or hub inner wall 120 is a large surface area of primary flow BL and some secondary flow of concave and convex surfaces between the suction and pressure faces of the same blade or vane passage. This surface may be affected by flow or cavitation problems in the suction region, and CVG BL relaminarization also reduces drag or cavitation, and the integrated inner wall pressure-inner wall downstream integrated with the face CVG array 127 The pressure-face CVG array 126 can be used as useful here, and any CVG can be slightly angled to best match the local fluid-flow streamline conditions. This figure clearly does not show the vanes for the hub blending fillet, but when the vane hub route becomes a fillet, the integrated CVG can mix these fillets and other on the adjacent surface. Merged with CVG.

固定ディフューザーガイドベーン129フォイルまたは表面は、存在するならば、また動的流動出口−角度とディフューザー有効AoAで、高速のベーン出口チップ128から出る強い流体−流動パルスとウェークから分離バブル損失を制御するために、統合されたディフューザーサクションCVGアレイ130を使うことができる。ディフューザーガイドベーン129が進入するインペラ流体−流動は渦巻きがないように構成され、非回転流動と共にステータモードで動作するため、このベーンは、よりコンパクトなディフューザーセクションのためのより高い表面曲率を有するか、抗力を減少させるように統合されたディフューザー二次サクションCVGアレイ131をまた使うことができる。このディフューザーガイドベーン129の圧力−フェイスは、流動分離と抗力を減少させるために、類似した統合されたディフューザー圧力CVGアレイを有することができる。ブレンディングフィレットとディフューザーガイドベーン129のアレイ周囲に静的なダクティングとパイピングの流動セクションは、抗力損失と流動分離をさらに制御するために統合されたCVGをまた使うことができる。   Stationary diffuser guide vane 129 foil or surface controls separation bubble loss from strong fluid-flow pulses and wake exiting high-speed vane outlet tip 128, if present, and also with dynamic flow outlet-angle and diffuser enabled AoA Therefore, an integrated diffuser suction CVG array 130 can be used. Since the impeller fluid-flow into which the diffuser guide vane 129 enters is configured to be vortex free and operates in stator mode with non-rotating flow, does this vane have a higher surface curvature for a more compact diffuser section? An integrated diffuser secondary suction CVG array 131 can also be used to reduce drag. The pressure-face of this diffuser guide vane 129 can have a similar integrated diffuser pressure CVG array to reduce flow separation and drag. Static ducting and piping flow sections around the array of blending fillets and diffuser guide vanes 129 can also use an integrated CVG to further control drag loss and flow separation.

また、図7には示されていないが、下流流体体積から最も低い逆流動を保障するように、開放−形態のインペラチップエッジ133の移動構造を開放−形態インペラ上で密接にマッチングさせてクリアーするマッチング3D固定された、またはバウンディングチップ−シュラウドダクト制御表面がある。これらのベーンエッジは、軸流ブレードの開放−形態チップと等価であり、そして閉鎖−形態遠心圧縮機インペラは、連続的に相互連結されたチップ−シュラウドを有する軸流カスケードと等価をなして内部ベーン通路は十分に囲まれる。   Also, although not shown in FIG. 7, the moving structure of the open-form impeller tip edge 133 is closely matched on the open-form impeller to ensure the lowest reverse flow from the downstream fluid volume. There is a matching 3D fixed or bounding tip-shroud duct control surface. These vane edges are equivalent to the open-form tip of the axial flow blade, and the closed-form centrifugal compressor impeller is equivalent to an axial flow cascade with continuously interconnected tip-shrouds. The passage is fully enclosed.

LPTに対する統合されたチップ−端部CVGアレイ48と機能的に等価であるチップ−端部CVGアレイ134は、遠心圧縮機チップ−シールシュラウドに向き合うベーンチップに使うことができ、ブレードセクションが非常に薄いが、小さなCVGが高いせん断力を有する小さな間隙と高速で効果的に動作できる。遠心圧縮機での熱負荷は、タービンステージよりは少なくて、チップ拡張間隙はより低い損失でさらに近くなり得る。   The tip-end CVG array 134, which is functionally equivalent to the integrated tip-end CVG array 48 for LPT, can be used for vane tips facing the centrifugal compressor tip-seal shroud and has a very thin blade section. However, small CVGs can operate effectively at high speeds with small gaps having high shear forces. The heat load at the centrifugal compressor is less than at the turbine stage, and the tip expansion gap can be closer with lower losses.

チップ−端部CVGアレイ134は、これがシュラウド表面をスイープ(sweep)するに伴い、ベーン通過速度でBL展開と流動を制御するために密接にマッチングされるシュラウド表面上で渦流フィラメントを誘導するように角ができる。チップ−端部CVGアレイ134ステップ−ダウンは、ベーンチップ端部LEをインターセプトして切断するか、または切断しなくてもよく、そしてLEで切断しないステップの形状で、シュラウドシール間隙に対する固有のチップは、CVGステップ−ダウンが局部ギャップ流動でLEの下流で起こりながらチップLEで維持される。図7の圧縮機インペラとして、ベーン圧力−フェイスは、チップ−端部CVGアレイ134の右側にあり、サクション側は左側において、これらのCVGチップ−渦流フィラメントはチップコードに沿って左側に、そしてこの圧力−フェイスでサクション−フェイス方向に下流に分布された位置で流れ、同一の方向に正規のフォイルまたはボディ表面のチップ−渦流が、項目128と133のチップコーナー結合部のようなボディチップTEで発生する。より高い質量−蓄積ステップ角度を一部のチップ−端部CVGアレイ134に適用することによって、(例えば、60度のような)部材は圧力−フェイス流体により引き起こされるチップ−シュラウドギャップとシールを通したエネルギー損失流動のための流動障害物として作用するようにこれらのステップに縛られて、過大に大きくなったステップ−渦流の形成をさらに許容する。   The tip-end CVG array 134 induces vortex filaments on the shroud surface closely matched to control BL deployment and flow at the vane velocity as it sweeps the shroud surface. There is a corner. The tip-end CVG array 134 step-down may intercept the vane tip end LE and may or may not cut, and in the form of a step that does not cut at the LE, the unique tip for the shroud seal gap is , CVG step-down is maintained at the tip LE as local gap flow occurs downstream of LE. As the compressor impeller of FIG. 7, the vane pressure-face is on the right side of the tip-end CVG array 134, the suction side is on the left side, these CVG tip-vortex filaments are on the left side along the tip code, and this Pressure-face suction-flow at downstream-distributed positions in the face direction and normal foil or tip-vortex flow on the body surface in the same direction at the body tip TE such as the tip corner joint of items 128 and 133 Occur. By applying a higher mass-accumulation step angle to some tip-end CVG arrays 134, the member (such as 60 degrees) passes through the tip-shroud gap and seal caused by pressure-face fluid. Constrained by these steps to act as a flow obstruction for the lost energy loss flow, it further allows the formation of overly large step-vortices.

バウンディングチップ−シュラウドダクト制御表面はまたベーン通過の影響下で局部BL流動を制御するように、例えば、放射状またはスパイラルパターンでその表面上に設けられたCVGのアレイを有することができ、そしてこれらはチップ−端部CVGアレイ134を有するか、または有さずに使うことができ、一貫した高圧波または音響署名を生成しないようにして、このCVGピッチがベーンピッチに同期化されないように形成される。付加の流動付着能力において、角のある付加の流動−制御噴射ジェット135は、下部BLでモメンタムを増加させるようにCVGステップ以後に付加でき、そして上流インペラ表面−流動がより低い圧力にあるため、このための圧力流体ソースは、135の例に要求されるように、表面CVGにこれらの流体−流動を分布させることができるインペラコアのプレナム内にそしてインペラ軸を通して圧縮機出力流動とダクティングから取り入れられ(そして冷却され得)、行われる。圧縮機とタービンの場合に、このような噴射ジェットは、冷却されるより高い圧力流体ソースから派生する冷却流体を分配できる。オプションのステップ−拡張溝及び/又はステップせん断ガイドの例はインペラに付加できるが、図面上の明確さのために示されない。   The bounding tip-shroud duct control surface can also have an array of CVGs provided on the surface in a radial or spiral pattern, for example, to control local BL flow under the influence of vane passages, and these are It can be used with or without the tip-to-end CVG array 134 and is formed such that this CVG pitch is not synchronized to the vane pitch, so as not to produce a consistent high-pressure wave or acoustic signature. With additional flow attachment capability, the angular additional flow-control jet 135 can be added after the CVG step to increase the momentum in the lower BL, and because the upstream impeller surface-flow is at a lower pressure, The pressure fluid source for this is taken from the compressor output flow and ducting into the plenum of the impeller core capable of distributing these fluid-flows on the surface CVG and through the impeller shaft, as required for the 135 example. (And can be cooled) and done. In the case of compressors and turbines, such injection jets can distribute cooling fluid derived from the higher pressure fluid source being cooled. Examples of optional step-expansion grooves and / or step shear guides can be added to the impeller, but are not shown for clarity on the drawing.

大体遠心圧縮機は、例えば、放射状流入遠心タービンとして作動するようにリバースされ得る。この場合、インペラトルク入力は出力になり、サクション及び圧力フェイスは変わり、そしていかなるCVGアレイもまた所望のBLと流動変更物を提供するように変更され得る。遠心または混合−流動タービンとして、付加の流動−制御噴射ジェット135の例は、流動付着改善物だけでなく、表面フィルム−冷却のための例えばHPTステータとローターブレードに対して用いられ得る。   A roughly centrifugal compressor can be reversed, for example, to operate as a radial inflow centrifugal turbine. In this case, the impeller torque input becomes an output, the suction and pressure faces change, and any CVG array can also be modified to provide the desired BL and flow variation. As a centrifugal or mixing-flow turbine, an example of an additional flow-control jet 135 can be used for surface film-cooling, for example HPT stators and rotor blades, as well as flow adhesion improvements.

閉鎖−形態インペラにおいて、このチップシュラウドは、閉鎖されたベーン通路を形成するために全てのベーンのチップに連結されて、CVGが既に議論された同一の方式で、BLと分離制御のために、全てのこれらの内部流動表面とチップシールラビリンス等に使うことができる。   In a closed-configuration impeller, this tip shroud is connected to all vane tips to form a closed vane passage, in the same manner that CVG has already been discussed, for BL and separation control. All these internal flow surfaces and tip seal labyrinths can be used.

遠心ベーン、インペラ、及び他の流動表面に対する統合されたCVG処理物は、増加した入口及び出口−流動回転−角度を許容して、新しく、よりコンパクトで軽量の圧縮機、タービン、ポンプ、ターボチャージャー及び類似した流体−流動構造物の設計を可能とするか、機械的に−互換性のある改善された性能の「ドロップ−イン」配置インペラを有する現在の設計上で、サクション−フェイスまたは流体−流動エネルギー損失、凹フェイス上のTG渦流とBL厚さ損失を単純に減少させるのに用いられ得る。   Integrated CVG treatment for centrifugal vanes, impellers, and other fluid surfaces allows for increased inlet and outlet-flow rotation-angles, new, more compact and lightweight compressors, turbines, pumps, turbochargers And similar fluids—allowing the design of fluid structures or mechanically—on current designs with improved performance “drop-in” placement impellers, suction-faces or fluids— It can be used to simply reduce flow energy loss, TG vortex on concave face and BL thickness loss.

統合されたCVGはまた他の遠心または混合−流動タイプの流体−流動ポンプ、タービン、プロペラと産業用プロセス−ガス圧縮機のような圧縮機(例えば、アンモニア冷却、天然ガスパイプライン圧縮機)、ウォータジェットとポンプまたはウォータまたは他の液体用タービンに有用である。   The integrated CVG also has other centrifugal or mixed-flow type fluid-flow pumps, turbines, propellers and industrial processes-compressors such as gas compressors (eg ammonia cooling, natural gas pipeline compressors), water Useful for jets and pumps or water or other liquid turbines.

ターボチャージャーは、対をなす遠心流動圧縮機とタービンインペラを使って、また流体−流動エネルギーを抽出し、このエネルギーを遠心圧縮機の流体−流動に付加する遠心タービンの一例となり、両方タイプの遠心装置は、効率と作動を改善するための新たな設計として局部流動条件のために調整される統合されたCVGを使うことができる。   A turbocharger is an example of a centrifugal turbine that uses a pair of centrifugal flow compressors and turbine impellers to extract fluid-flow energy and add this energy to the fluid-flow of the centrifugal compressor. The device can use an integrated CVG that is tuned for local flow conditions as a new design to improve efficiency and operation.

ナセル構造:エンジンナセルは、相互流体−流動作用を有する、パイロンを経由する胴体または羽根、取付装置または付着リンクに付着される一般的に円筒状の流動−ボディの一例である。このような付着した流動−ボディ上で、進入する流体−流動に対するいかなる不利なピッチとヨー(yaw)も、例えば下流サクション表面上の流動分離に起因して相当な抗力と乱流流動を発生させ得る。エンジンナセルは、囲まれたエンジンに対して正しい入口及び出口条件を保障するために、エンジン入口と出口流体−流動と統合される。   Nacelle structure: An engine nacelle is an example of a generally cylindrical fluid-body that is attached to a fuselage or vane via a pylon, attachment device or attachment link that has a mutual fluid-fluid effect. On such an attached flow-body, any adverse pitch and yaw against the incoming fluid-flow can generate considerable drag and turbulent flow due to, for example, flow separation on the downstream suction surface. obtain. The engine nacelle is integrated with the engine inlet and outlet fluid-flow to ensure correct inlet and outlet conditions for the enclosed engine.

図8は、付着パイロン142を有する羽根ボディ141に付着された一般的に円筒状ナセルボディ140を示す。ターボファンエンジン例において、ファンブレードカスケード143は、ダクト拡散がナセルLEと入口冷却ダクトセクションで発生した後にナセル入口に示される。
統合されたナセルLE CVGアレイ144は、流動付着を改善し、ナセル内部ダクト及び/又は外部表面の両者で抗力を減少させるようにLEに示される。このLE CVGアレイ144はまた、表面腐食及び/又は耐久性が問題になると、マッチング及び交替可能なEPS CVG要素の重畳で増加し得る。
FIG. 8 shows a generally cylindrical nacelle body 140 attached to a vane body 141 having an attached pylon 142. In the turbofan engine example, fan blade cascade 143 is shown at the nacelle inlet after duct diffusion has occurred at the nacelle LE and the inlet cooling duct section.
An integrated nacelle LE CVG array 144 is shown in the LE to improve flow adhesion and reduce drag at both the nacelle inner duct and / or outer surface. This LE CVG array 144 may also increase with superposition of matching and replaceable EPS CVG elements when surface erosion and / or durability becomes an issue.

さらに統合されたファン入口CVGアレイ145は、ファンブレードカスケードチップ内へのダクト流動を改善するように示され、ファンチップ入口位置で能動的なサクションBL制御のための必要性を減少させる。   Further integrated fan inlet CVG array 145 is shown to improve duct flow into the fan blade cascade tip, reducing the need for active suction BL control at the fan tip inlet location.

類似した統合されたCVGアレイは、凸及び凹ダクトフェイス上で流動分離が回避され、乱流BL抗力減少が最小化することを保障するように、内部冷却ダクティングの両フェイス内に設計され得る。これらの統合されたダクティングCVGは、新たな設計のためのより高いダクト表面3D曲率またはより短いダクトとエンジン大きさを許容する。一連のCVGは、チップ渦流フィラメントが拡張される適切な間隔で、これらが爆発するか、またはBL流動が分離バブルまたは過度な厚さ損失をもたらす前にこれらの大きな表面上に使うことができる。これは、最も近接した適したCVG間隔と流体力学的に定義される分離を定義する。ほとんどの近代ナセルの新たな設計は、複合材構造物で成形されるので、エネルギー効率と性能の改善物のための設計と作製において統合されたCVGアレイを結合することが容易である。   Similar integrated CVG arrays can be designed in both faces of internal cooling ducting to ensure that flow separation is avoided on convex and concave duct faces and turbulent BL drag reduction is minimized. . These integrated ducting CVGs allow higher duct surface 3D curvature or shorter duct and engine size for new designs. A series of CVGs can be used on these large surfaces at appropriate intervals where the chip vortex filaments are expanded before they explode or BL flow results in separation bubbles or excessive thickness loss. This defines the closest suitable CVG interval and hydrodynamically defined separation. Since most modern nacelle new designs are molded with composite structures, it is easy to combine integrated CVG arrays in design and fabrication for improved energy efficiency and performance.

冷却ダクト出口ノズルで、抗力減少と共に流動混合、冷却排気及びファン出口ノイズサインを改善するために、局部冷却ダクトTEの前に外部及び/又は内部表面上で統合された冷却ダクト出口CVGアレイ146を内在することがまた可能である。高温セクションノズル出口で、類似した統合された高温ダクト出口CVGアレイ147は、流動混合及びエディー破壊を改善し、抗力減少と共に排気ノイズサインを改善するために、局部TEの前に及び/又は排気コーン148で外部及び/又は内部ダクト表面に統合できる。強い高温の排気クラックリング(crackling)を破壊するために、エディー破壊CVGアレイ149の付加の低い抗力の薄い円筒状リングは、渦流フィラメントがより音響ノイズと衝撃をウェーク転移部に伝達するように組織される前に、この渦流フィラメントを拡張する高温排気エディー内に誘導し、このエディーを分解して破壊するように、例えば、排気コーン148と高温セクションダクトTEとの間の、拡張の排気流動ストリームに付加され得る。このエディー破壊CVGアレイ149用支持ストラットと排気流動で、タービンアフト支持ストラットはまた排気ノイズ運営のための付加の渦流フィラメントを追加するように統合されたCVGアレイを有することができる。   In the cooling duct exit nozzle, an integrated cooling duct exit CVG array 146 on the external and / or internal surface is provided in front of the local cooling duct TE in order to improve drag mixing, cooling exhaust and fan exit noise signature as well as drag reduction. It is also possible to be inherent. At the hot section nozzle outlet, a similar integrated hot duct outlet CVG array 147 can be used in front of the local TE and / or exhaust cone to improve flow mixing and eddy breakup and improve exhaust noise signature with drag reduction. 148 can be integrated into the external and / or internal duct surfaces. To break strong hot exhaust cracking, the additional low drag thin cylindrical ring of eddy breaking CVG array 149 allows the vortex filament to transmit more acoustic noise and shock to the wake transition. Before being evacuated, the vortex filament is directed into an expanding hot exhaust eddy to break up and destroy the eddy, for example, an expanded exhaust flow stream between the exhaust cone 148 and the hot section duct TE Can be added. With the support struts for the eddy breaking CVG array 149 and exhaust flow, the turbine aft support struts can also have a CVG array integrated to add additional vortex filaments for exhaust noise operation.

ナセル付着リンクまたはパイロン142は、流動混合フィレットを支持羽根とナセルボディに使い、(主に垂直の)パイロン表面周囲に抗力を減少させ、流動を改善するように付加されたパイロンLE CVGアレイ150をまた有することができる。羽根は、統合された羽根LE CVGアレイ151と(特に、圧力フェイスで)二次羽根CVGアレイ152を有することができる。   The nacelle attachment link or pylon 142 uses a pylon LE CVG array 150 added to reduce drag and improve flow around the (mainly vertical) pylon surface using fluid mixing fillets on the support vanes and nacelle body. Can also have. The vanes may have an integrated vane LE CVG array 151 and a secondary vane CVG array 152 (especially at the pressure face).

リンクまたはパイロンを通して付着された他の構造はまた、飛行時に流動分離を制御するためにCVGを用いることができ、例えば、燃料タンクまたは気象−レーダーポッド等のような閉鎖入口流動−ボディに対しては前方ボディがファンスピナー(spinner)153のようなノーズ(nose)チップとなる。153が結果的に角のある入口気流と共に回転するので、角のあるCVGアレイ153をまた用いることができる。ノーズチップは、適した角のあるCVGと一致するノーズキャップを有するか、または抗力を低くするように統合されたノーズCVGアレイで設計され得る。   Other structures attached through links or pylons can also use CVG to control flow separation during flight, eg for closed inlet flow-body such as fuel tanks or weather-radar pods etc. The front body is a nose chip such as a fan spinner 153. An angular CVG array 153 can also be used because 153 eventually rotates with an angular inlet airflow. The nose tip may have a nose cap that matches a suitable angular CVG or may be designed with a nose CVG array integrated to reduce drag.

これらの付着された流動−ボディ構造はまた、効率的に「外側」流動表面上の一次流体−流動と損失と共に、閉鎖(及び/又は開放端部の)「インサイド−アウト」ダクトの形態である。いくつかの場合において、予め定義された動力学及び/又は総エネルギーを有する流動−ボディ実施例は推進体のような流動−ボディ、または発射プラットフォームから分離するVirgin Galacticの「スペースシップワン」のように、滑空のために分離または投下される必要がある。これらの場合もまた、CVGのアプリケーションは、付着及び/又は分離、及び動きの流体−流動力学と流動−ボディエネルギー効率(言い換えれば、範囲)を向上させ、また改善された軌跡及び/又は経路安定性を許容する。   These attached flow-body structures are also in the form of closed (and / or open end) “inside-out” ducts, with efficient primary fluid-flow and losses on the “outer” flow surface. . In some cases, a flow-body embodiment with predefined dynamics and / or total energy is like a flow-body like propellant, or a “Virgin Galactic“ Spaceship One ”that separates from the launch platform. In addition, it needs to be separated or dropped for glide. In these cases as well, CVG applications can improve adhesion and / or separation, and fluid-flow dynamics and flow-body energy efficiency (in other words, range) of motion, and improved trajectory and / or path stability. Allow sex.

ダクト流動経路:ジェットエンジンのようなほとんどの流体−流動装置の表面の多くの部分は、他の流体−流動処理セクション間の内外で最適な設計位置に流体−流動を案内するようにダクティング表面で構成され、これらは、エネルギー損失を引き起こす流体−流動分離またはBL厚さを誘発する前にこれらが導入され得る流動回転−角度または流動−方向に制限される。これらのダクトまたはパイピングと、さらに外部3D表面は、統合されたCVGに改良できる他の流動装置となる。図9aは、流体−流動表面、ダクティングとパイピングの例で多くの条件と類似した典型的な流体−流動ダクト160を示す。   Duct flow path: Many parts of the surface of most fluid-flow devices, such as jet engines, are ducting surfaces to guide the fluid-flow to the optimal design position in and out of other fluid-flow processing sections These are limited to the flow rotation-angle or flow-direction in which they can be introduced before inducing fluid-flow separation or BL thickness causing energy loss. These ducts or piping, as well as the external 3D surface, become another flow device that can be improved to an integrated CVG. FIG. 9a shows a typical fluid-flow duct 160 that is similar to many conditions in the example of fluid-flow surface, ducting and piping.

切欠断面は、流動方向変化部でダクトシーム(seam)161を示し、より小さな直径の上流ダクト165は、最適な位置で下流ダクト166の内側に配置され、改善されたパイプやダクトジョイントを密封して完成するために、例えば、スウェージング(swaging)とろう付けまたは溶接で併合される、そのTE端部で統合される内部ダクトCVGアレイ162構造を有する。これは、内部に統合されたCVGアレイを有するダクトまたはパイピング転移部を許容する一つの設計実施例であり、これは、既に開示されたように、フリーストリーム流体−流動でフォイルまたは他のボディ表面に対する方式と同一の方式で、表面またはダクトが方向または直径を変更するとき、下流ダクトまたはパイプの凸表面上の流動分離と抗力の低減及び凹表面上の抗力を低減するように作用する。ダクトまたはパイプの作製方法、材料、直径、壁厚さ及びセクションジオメトリによって、例えば、多数のスタンピング、鍛造、成形及び機械加工ステップは、流体−流動が内側表面上、またはボディ表面の外側上にあれば、外側表面上の最適な位置でCVGアレイを結合するのに用いられ得る。   The cutaway section shows a duct seam 161 at the flow direction change, and a smaller diameter upstream duct 165 is placed inside the downstream duct 166 in an optimal position to seal the improved pipe or duct joint. To complete, it has an internal duct CVG array 162 structure integrated at its TE end that is merged, for example, by swaging and brazing or welding. This is one design embodiment that allows ducts or piping transitions with an integrated CVG array inside, which, as already disclosed, is a free stream fluid-flow foil or other body surface In the same manner as for, when the surface or duct changes direction or diameter, it acts to reduce flow separation and drag on the convex surface of the downstream duct or pipe and to reduce drag on the concave surface. Depending on the method of manufacture of the duct or pipe, material, diameter, wall thickness and section geometry, for example, multiple stamping, forging, forming and machining steps can be performed on the inner surface or on the outside of the body surface. For example, it can be used to join CVG arrays at optimal locations on the outer surface.

図9bは、若干大きな直径の一定の断面ダクトまたはパイピングの直線セクションに導入され、流体−流動の下流を指示するダクト挿入CVGチップ183を有する最も好ましい位置でスウェージングまたは他の方法で取り付けられる、ダクト挿入CVGアレイ182を示す。この場合、ダクト挿入入口184は、入口流動外乱を最小化するように非常に薄くて鋭いエッジを有し、ダクト挿入入口表面185は、ステップ厚さ点186に対して後方に非常に浅い角度を有する。このような長い低角度のダクトコンバージェンスは、CVGステップに入る前にステップ厚さ点186で正しいステップ−高さのダクト一致セクションに達する前に最小限の流動変化と外乱を提供する。オプションのダクト挿入スリット187は、若干折り畳まれたダクト挿入CVGアレイ182をダクト内に挿入し、定位置に拡張して連動するか、またはこの装置を締結するための取付方法をより使いやすくするように導入され得る。このアレイでストリーム方向ギャップは許容され、最小限の性能衝撃を有する。ステップ厚さ点186とチップ183との間で、この流動は、平均ダクト表面に平行に、そしてCVGステップを横切ることが、最も好ましい流動せん断作用と下流BL再活性化を得るための最適な表面ベクトルを有するとき、安定化する。これらのダクトCVGアレイの核心的な寄与は、このアレイが全体ダクト周辺を囲む場合を含み、流体−流動入力と出力平面断面との間で、V−形態CVGアレイの最大交差−流動限度の間で変更されないBLがないという点で、このアレイが捕獲する全体ダクト表面BL流動をこのアレイが連続的に横切って動作するという点である。CGVアレイが(一次利得を否定する)一定のステップ高さセクションのためのストリーム方向の空間を有しないあまり最適でない場合において、このような連続的な交差−流動BL変更機能は、これらのタイプの変更されたCVGアレイの従来技術の分離されたVGのグルーピングから区別する。ダクト挿入スリット187を使うことは、最適な角度でダクト壁BL流動を捕獲するように、このダクト挿入CVGアレイ182がヘリカル角度に変更されたCVG捕獲角度を有する基本的に螺旋状に択一的に製造され得るようにする。このスパイラルが1回転以上適用されると、次の下流CVG v−形態のステップに会う前に上流渦流フィラメントの消滅速度によって、効率低下がある。これは、流動方向に一連のダクト挿入CVGアレイ182が、これらを最も好ましい効果を得るように最適に離隔させる必要があることを意味する。   FIG. 9b is introduced into a slightly larger diameter constant cross-section duct or straight section of piping and is swaged or otherwise attached in a most preferred position with a duct insertion CVG tip 183 that directs fluid-flow downstream. A duct insertion CVG array 182 is shown. In this case, the duct insertion inlet 184 has a very thin and sharp edge so as to minimize the inlet flow disturbance, and the duct insertion inlet surface 185 has a very shallow angle rearward with respect to the step thickness point 186. Have. Such long low angle duct convergence provides minimal flow change and disturbance before reaching the correct step-height duct matching section at step thickness point 186 before entering the CVG step. An optional duct insertion slit 187 allows a slightly folded duct insertion CVG array 182 to be inserted into the duct and extended to a fixed position to work together or make the mounting method for fastening the device easier to use. Can be introduced. With this array, stream direction gaps are tolerated and have minimal performance impact. Between the step thickness point 186 and the tip 183, this flow is parallel to the average duct surface and across the CVG step is the optimal surface to obtain the most favorable flow shear and downstream BL reactivation. Stabilize when having a vector. The core contribution of these duct CVG arrays includes the case where the array surrounds the entire duct periphery, between the fluid-flow input and the output plane cross section, between the maximum cross-flow limit of the V-form CVG array. This means that the array operates continuously across the entire duct surface BL flow captured by the array in that there is no unmodified BL. In cases where the CGV array is less optimal that does not have space in the stream direction for a constant step height section (which negates the primary gain), such a continuous cross-flow BL modification function is of these types. Distinguish from prior art isolated VG groupings of modified CVG arrays. The use of the duct insertion slit 187 is essentially helical with this duct insertion CVG array 182 having a CVG capture angle changed to a helical angle so as to capture the duct wall BL flow at an optimum angle. So that it can be manufactured. When this spiral is applied more than one revolution, there is a reduction in efficiency due to the disappearance rate of the upstream vortex filament before meeting the next downstream CVG v-form step. This means that a series of ducted CVG arrays 182 in the flow direction must be optimally spaced to obtain the most favorable effect.

内部パイプとダクト表面にCVGを適用することは、正しい表面ジオメトリ内に曲げ可能であり、加工または摩耗される時に適用または処理され得る、スプレー−オンまたは成形されたコーティング材料によりまた行われ得る。これらのコーティングは、多数の層で作られ得、また、下に置かれたダクトまたはパイプ表面に対する機械的な、また腐食/化学的な保護を提供する。   Applying CVG to the inner pipe and duct surfaces can also be done with spray-on or molded coating materials that can be bent into the correct surface geometry and applied or treated when processed or worn. These coatings can be made of multiple layers and provide mechanical and corrosion / chemical protection for the underlying duct or pipe surface.

また他の流動制御オプションは、ダクティングが大きな流動−回転を導入できるようにするダクト流動転移部で、従来技術の内部流動−回転ベーン163に対するものであるが、これらの構造は、これらが流体−流動を変更するようにフォイルカスケードのように動作するため、抗力を導入する。流動−回転ベーンCVGアレイ164は、流動分離前に抗力を低くし、より大きなダクトまたはパイプ回転−角度を許容するために、流動−回転ベーン163のサクション及び/又は圧力フェイスに統合でき、また、よりコンパクトなジオメトリ及び/又はより低いエネルギー損失で、新たな、例えば、パイプ、ダクトまたはs−ダクト設計を可能とする。   Yet another flow control option is a duct flow transition that allows ducting to introduce a large flow-rotation, which is for the prior art internal flow-rotation vane 163, but these structures do not provide fluid flow. -Introduce drag to act like a foil cascade to change flow. The flow-rotating vane CVG array 164 can be integrated into the suction and / or pressure face of the flow-rotating vane 163 to reduce drag before flow separation and allow larger duct or pipe rotation-angles, and Newer, for example, pipe, duct or s-duct designs are possible with a more compact geometry and / or lower energy loss.

また、熱抵抗性を必要とするより大きなダクト表面と転移部において、冷却ダクティングパネルコンポーネントの強度と機械的な効率を強化して向上させ、そしてCVGの統合と、強く維持され、割れないTBCコーティングを付加するオプションを許容する、例えば、三角形、四角形、六角形または他の多角形のタイル型パターンをエンボシングすることが可能である。   It also enhances and improves the strength and mechanical efficiency of the cooling ducting panel components in larger duct surfaces and transitions that require thermal resistance, and CVG integration and strong, non-cracking TBC It is possible to emboss a tile-shaped pattern of, for example, triangles, squares, hexagons or other polygons that allow the option to add a coating.

図10aは、オプションで統合されたCVGステップ機能性を有し得る相互連動する六角形のセルでスタンピングまたはエンボシングされた壁ダクトの断面を示す。流体−流動と接触する(図10aで対向フェイス上に)下流の滑らかなダクト表面170は、エンボシングされたCVGステップアレイ172(の下流)の下と左側に位置する。   FIG. 10a shows a cross-section of a wall duct stamped or embossed with interlocking hexagonal cells that may optionally have integrated CVG step functionality. The downstream smooth duct surface 170 in contact with the fluid-flow (on the opposing face in FIG. 10a) is located below and to the left of the embossed CVG step array 172 (downstream).

エンボシングは、最初に上流内部フロア174と下流内部フロア175からヒートフラックスを除去するために、熱抵抗と最も好ましい強度と(Lutjen‘342特許の鋭い−半径の垂直壁のベース交差点で明らかに区別されるように)より大きな慣性モーメントと最も小さな応力集中を有するビームセクションの相互連動アレイを生成する(直角より大きなこのような半径で、そして壁高さまで)主要壁−支持ルート交替半径171を有する垂直壁173を上昇させる。垂直壁173の頂上部は、鋭い壁エッジをリップ内にコンパクトにし、取り扱い損傷に対する抵抗性とエッジ剛性を増加させるようにさらに変形され得る。冷却空気は、優れた熱伝導性と、壁と内部フロア表面下へのミックス−ダウンで熱を除去するように、垂直壁173のエッジを横切って流動できる。用いられる合金によって、成形応力に起因した材料崩壊を最小化するために、材料温度分布、表面酸化と最小圧縮/エンボシングダイフォース(die force)の近接制御をまた許容する金属プラスチック温度で(好ましくは、en−vacuo)エンボシングまたは効果的な鍛造法を行うことが最も好ましい。例えば、他の投入キャスティングプロセス、爆発/油圧ダイ成形等でこれらの表面アレイとステップを生成することがまた可能である。   Embossing is clearly distinguished at the base intersection of the sharp-radius vertical wall (Lutjen '342 patent) to remove heat flux initially from the upstream inner floor 174 and downstream inner floor 175. A vertical with a main wall-supporting route alternation radius 171 (with such a radius greater than right angle and up to the wall height) to produce an interlocking array of beam sections with a greater moment of inertia and the least stress concentration The wall 173 is raised. The top of the vertical wall 173 can be further deformed to make the sharp wall edge compact in the lip and increase resistance to handling damage and edge stiffness. The cooling air can flow across the edges of the vertical walls 173 to remove heat with excellent thermal conductivity and mix-down below the wall and interior floor surface. Depending on the alloy used (preferably at metal plastic temperature, which also allows proximity control of material temperature distribution, surface oxidation and minimum compression / embossing die force to minimize material collapse due to forming stress. Most preferably en-vacuo) embossing or effective forging. It is also possible to generate these surface arrays and steps, for example, in other input casting processes, explosion / hydraulic die forming, etc.

図10aのこのような改善されたダクトパネルセクションの作製は、TBCを滑らかでないフェイス側内に統合することをまた許容する。図10bは、高温流体−流動に向き合う蓋の上流TBCブランケット177を有するエンボシングされた上流ダクトパネル領域176を示しており、TBC CVGアレイ178にして、下流ダクトパネル180を覆う下流TBCブランケット179で下に導くようになる。高温流体−流動がこのような配列のTBC側に対してあり、そして図10aに同様に形成された部分の対向側と流動方向にあることに注目する。この実施例は、閉じられたTBC要素181のように、TBCのサブ−セクションを固定的に維持するために、垂直壁173の例えば六角形アレイと成形された頂上部を利用する。TBCコーティングは、よく知られたTBC適用法、材料及びインター−コーティングのいずれのものも適用され得る。維持される閉じられたTBC要素181の例の間のより薄いTBCセクションのクラッキング(cracking)は、金属基板のTBC適用温度により制御され得る。これは、この基板と統合の垂直壁173とこのTBCサブ−セクションまたは薄板の間の熱膨張係数を異にして機械的な応力を予め設定する。これは、TBCクラッキングを抑制するように作動温度または冷却条件の間で設定されるか、または破損部に対するコーティングを維持する閉じられたTBC要素181の例の内に均一に許容することができる。TBCコーティング以後に、ステップ領域は、TBC CVGアレイ178のためのTBC材料の最も好ましいステップエッジを提供するように加工または摩耗し得、そしてTBC表面の残りは、表面均一のために同様に処理され得る。   The creation of such an improved duct panel section of FIG. 10a also allows the TBC to be integrated into the non-smooth face side. FIG. 10 b shows an embossed upstream duct panel region 176 with a lid upstream TBC blanket 177 facing the hot fluid-flow, with the downstream TBC blanket 179 covering the downstream duct panel 180 as a TBC CVG array 178. Will lead to. Note that the hot fluid-flow is against the TBC side of such an arrangement and in the direction of flow with the opposite side of the part similarly formed in FIG. 10a. This embodiment utilizes, for example, a hexagonal array of vertical walls 173 and a shaped top to keep the TBC sub-sections fixed, such as a closed TBC element 181. The TBC coating can be any of the well-known TBC application methods, materials, and inter-coating. The cracking of the thinner TBC section during the example of the closed TBC element 181 maintained can be controlled by the TBC application temperature of the metal substrate. This presets the mechanical stress with a different coefficient of thermal expansion between the vertical wall 173 integrated with the substrate and the TBC sub-section or sheet. This can be uniformly allowed within the example of a closed TBC element 181 that is set between operating temperatures or cooling conditions to suppress TBC cracking or that maintains the coating on the failure. After the TBC coating, the step region can be processed or worn to provide the most preferred step edge of the TBC material for the TBC CVG array 178, and the rest of the TBC surface is similarly treated for surface uniformity. obtain.

角のある付加のダクト流動ジェット189は、TBC CVGアレイ178またはエンボシングされたCVGステップアレイ172のステップの下流に提供され得、このようなジェット(またはジェットアレイ)は、これが固定された表面であるため、例えば、LPTステータフォイルについて教示されたように、ステップ領域下の加圧された流体−流動ソースから表面フィルム−冷却流体−流動及び/又は付加のBL活性化流動を行うことができる。   An angled additional duct flow jet 189 may be provided downstream of the steps of the TBC CVG array 178 or embossed CVG step array 172, such jet (or jet array) being the surface to which it is fixed. Thus, for example, surface film-cooling fluid-flow and / or additional BL activation flow can be performed from a pressurized fluid-flow source under the step region, as taught for LPT stator foils.

オプションのステップ−拡張溝及び/又はステップせん断ガイドの例は、CVGステップでダクト表面に付加され得るが、図面の明確性のために示されない。   Examples of optional step-expansion grooves and / or step shear guides may be added to the duct surface at the CVG step, but are not shown for clarity of the drawing.

図10aと10bは、本質的に平面パネルを示すが、このような処理は、いかなるダクティング表面形状に対してもセクションに適用のための3D曲率を有する表面アレイとステップにまた適用され得る。これらの六角形の特徴は、下流エッジで約22度の最も好ましいCVG流動−角度を使うことができ、三角形またはダイヤモンド形態は、より小さなTBCセクションに用いられ得るが、壁対フロアセクションのより高い金属質量比を招くようになる。これらのダクトセクションは、約0.5mm〜3mmの厚さであってよいが、作動圧力等によって、これは制限条件にならず、壁、フロア、多角形タイプ及び大きさとTBC厚さが設計要求条件に符合させるのに必要であるように調整され得る。   Although FIGS. 10a and 10b show essentially flat panels, such a process can also be applied to surface arrays and steps having a 3D curvature for application to sections for any ducting surface shape. These hexagonal features can use the most preferred CVG flow-angle of about 22 degrees at the downstream edge, and triangular or diamond shapes can be used for smaller TBC sections, but higher for wall-to-floor sections Incurs a metal mass ratio. These duct sections may be about 0.5 mm to 3 mm thick, but this is not a limiting condition, depending on operating pressure, etc. Wall, floor, polygon type and size and TBC thickness are design requirements It can be adjusted as necessary to meet the conditions.

冷却タービンブレードは、高い慣性負荷に対してLE表面TBCを固定するために、これらの多角形の維持特徴を使うことができ、この場合、ファウンテンヘッド配列がLE冷却のために要求されると、これはTBCコーティングとステップ加工等の以後に貫通でき、TBCのない表面のポスト−ステップブレード冷却は、冷却流動を通して、例えば、アフト角のあるジェット流動噴射ポート95の例、内部ブレードスキン冷却及びTE冷却スロットにより導入される。   Cooling turbine blades can use these polygonal maintenance features to secure the LE surface TBC against high inertia loads, where a fountain head arrangement is required for LE cooling. This can be penetrated after TBC coating and stepping, etc., and post-step blade cooling of the TBC-free surface can be achieved through cooling flow, for example, the jet flow injection port 95 with an aft angle, internal blade skin cooling and TE Introduced by a cooling slot.

パイプラインパイプ、一般用途のチュービング、ノズル等は、表面抗力とエネルギー効率を減少させるために適切に離隔されたCVGsと結合または嵌合できる。スパイラル−溶接またはロール加工されたパイプにおいて、エンボシングまたは機械加工された内部CVGは、ロール成形または溶接以前にいかなる適した作製方法でも容易に統合され得る。CVG繰り返し離隔は十分に大きく、再層流化が発生し得、チップ−渦流が拡張され得、それともその結果は従来技術のタービュレータまたは従来のVGアレイのように抗力に不利である。   Pipeline pipes, general purpose tubing, nozzles, etc. can be combined or mated with CVGs that are appropriately spaced to reduce surface drag and energy efficiency. In spiral-welded or rolled pipes, the embossed or machined internal CVG can be easily integrated with any suitable fabrication method prior to roll forming or welding. The CVG repeat separation is large enough, relaminarization can occur, the tip-vortex flow can be expanded, or the result is disadvantageous to drag as in prior art turbulators or conventional VG arrays.

等角渦流燃焼器:図11aは、改善された設計を提供するために統合されたCVGを使う環状のコンパクトで効率的な等角渦流燃焼器またはガス−発生器設計の一般配列を、サブ−セグメントの傾斜した部分断面図として示す。燃焼器は、作業が抽出され得る加速の流体−流動を発生させ、及び/又は、熱を生成するように制御される発熱反応で燃料入力物を燃焼させるように酸化装置として提供され、圧縮機の出力を収容することができる。   Conformal vortex combustor: FIG. 11a shows a general arrangement of annular compact and efficient conformal vortex combustor or gas-generator designs using an integrated CVG to provide an improved design. It is shown as a partial sectional view in which the segments are inclined. The combustor is provided as an oxidizer to generate an accelerated fluid-flow from which work can be extracted and / or to burn the fuel input in an exothermic reaction that is controlled to produce heat, and the compressor Can accommodate the output.

外部燃焼器圧力壁200は(外部と内部壁でHPCに連結される)入力インターフェース201を通してHPCケーシングに連結され、また燃焼器が典型的に装置の最高圧領域にあるため、高圧の完全性を維持するように出力インターフェース202によりHPTケーシングに連結される。燃焼器入力ガイドベーン203と燃焼器出力ガイドベーン204は、全体燃焼器アレイと体積でこの燃焼器のサブ−セグメントの周り範囲を形成するように作用する。これらの燃焼器ガイドベーン203と204は、オプションで軸流流動に対して角をなしてツイストされ得、(203を利用して)HPC出力流動を拡散させ、渦巻きのないようにステータ構造の一部分として用いられ、及び/又は、放射状の次元で燃焼器流動出力−角度をまた定義することができ、HPT第1のローターカスケード内に直接最適な流動出力−角度の設計を許容するように十分に冷却されたベーンを有する(204を利用した)コンパクトで統合されたHPT入口ステータブレードとして効果的に作用し得る。   The external combustor pressure wall 200 is connected to the HPC casing through the input interface 201 (which is connected to the HPC at the exterior and interior walls), and the combustor is typically in the highest pressure region of the device, thus ensuring high pressure integrity. The output interface 202 is connected to the HPT casing to maintain. Combustor input guide vane 203 and combustor output guide vane 204 act to form a range around the combustor sub-segment in terms of overall combustor array and volume. These combustor guide vanes 203 and 204 can optionally be twisted at an angle to the axial flow to diffuse the HPC output flow (using 203) and to be part of the stator structure to avoid vortexing. And / or combustor flow power-angle can also be defined in a radial dimension, sufficient to allow optimal flow power-angle design directly within the HPT first rotor cascade. It can effectively act as a compact and integrated HPT inlet stator blade (utilizing 204) with cooled vanes.

燃焼器入口流体−流動質量は、開口Eを通してHPC(そして、可能な可変する出口ガイドベーン)により定義された速度と温度で進入し、次に、上部バイパス開口F、下部バイパス開口H及びリッチ−バーン燃焼器開口G内に流動する3個のストリームに分けられる。   The combustor inlet fluid-flow mass enters through the opening E at a speed and temperature defined by the HPC (and possible variable outlet guide vanes), then the upper bypass opening F, the lower bypass opening H and the rich- Divided into three streams flowing in the burn combustor opening G.

燃焼器入力CVGアレイ205は、ダクト流動−分離を抑制し、抗力を減少させ、より流動−効率的な、及び/又は、よりコンパクトな入口流動設計を許容するように、このような膨張拡散入口点で入口開口Eの内側周り周囲に付加される。   The combustor input CVG array 205 is designed to suppress such duct flow-separation, reduce drag, and allow for such a flow-efficient and / or more compact inlet flow design. A point is added around the inside of the entrance opening E.

開口Gでこのように設計された質量流動の部分は、燃焼器下部(及び上部)ミキサーCVGアレイ207からステップと渦流フィラメント流れ内に、燃料が噴射される下部CVG燃焼器ガイド213と上部CVG燃焼器ガイド225との間に流動する。次に、豊富な混合フレーム(flame)−フロントは、所定時間以後に、余分のバイパス空気が加えられ、また燃焼がより低い酸化窒素を発生させながら、燃料酸化を完了するすぐに接している第2のリーン−バーンステップで円滑に完了するリーン−バーン開口J内に進む。燃料の最終燃焼/酸化は、出力インターフェース202周囲に開口Kを出る転移時間で完了する。   The portion of the mass flow thus designed at the opening G is divided into steps from the combustor lower (and upper) mixer CVG array 207 into the step and vortex filament flow, the lower CVG combustor guide 213 and the upper CVG combustion. It flows between the vessel guide 225. Next, the rich mixing frame-front is in immediate contact with the completion of fuel oxidation, after a predetermined time, with extra bypass air added and combustion producing lower nitric oxide. Proceed into lean-burn opening J, which is completed smoothly in two lean-burn steps. The final combustion / oxidation of the fuel is completed at the transition time leaving the opening K around the output interface 202.

開口Iからの出口で、CVG燃焼器ガイド213と225のTE上で、上部及び下部フレーム安定化タブ216のアレイは、これらのタブの前方及び後方フェイスで燃焼燃料のスパン方向渦流を捕獲して保有するように作用する。フレーム安定化タブ216のスパン方向出口渦流はまた、TE洗流をさらに増加させ、バイパス開口空気をダクトFとHからリーンバーン開口Jの体積内にミックス−ダウンするのに役立つように、効率的な揚力と抗力変更ガーニー(Gurney)タブとして作用する。タブ間隙215は、バイパス空気と混合して連続的にリーン−バーンサイクルを完了するように開口J内に出る少量のコード方向のリッチ−バーン渦流フィラメントをまた組織するのに付加される。LPTとファンブレードLETと共に、これらのフレーム安定化タブ216は、流体−流動に垂直したものとは異なり、角をなすか、分けられる。   At the exit from opening I, on the TE of CVG combustor guides 213 and 225, an array of upper and lower frame stabilization tabs 216 captures the spanning vortex of the combustion fuel at the front and rear faces of these tabs. Acts to hold. The spanned outlet vortex of the frame stabilization tab 216 also increases the TE wash flow and is efficient to help mix-down the bypass opening air from the ducts F and H into the lean burn opening J volume. Acts as a lift and drag change Gurney tab. Tab gap 215 is added to also organize a small amount of cord-wise rich-burn vortex filaments that exit into opening J to mix with the bypass air and continuously complete the lean-burn cycle. Together with the LPT and fan blade LET, these frame stabilization tabs 216 are angled or separated, unlike those perpendicular to fluid-flow.

流体−流動速度が燃焼器入力部で(それから開口Iの体積内に)増加すると、初期豊富なフレーム−フロントは、ダクト拡散がこれらの物理的な条件でフレーム伝播速度とマッチングするように局部流体速度と均衡を取るまで、開口I体積内に後方に後退する。これは、フレームの安定のために開口Iのアフトセクションで要求される最小の拡散(表面曲率)を定義し、最大流動渦流でこのフレームフロントは、フレーム安定化タブ216とTE出口の前方にあるべきである。開口E、GとIの大きさの比は、HPC出力速度と関連してリーチバーン体積で燃料混合の速度を効果的に制御する。開口FとH乃至Gの比は、燃焼器のためのバイパス、冷却及びリーン−バーン空気に対してリッチ−バーンのための流動体積を制御する。機械的に堅固なフレーム安定化タブ216の前方及び後方フェイス上の横断する渦流フィラメントは、また点火器アレイ227要素が消えるとき、非常に安定しており、流動外乱−遮断されたバックアップ点火ソースとして作用する。リッチ−バーン体積が局部流動表面とフレーム安定化タブ216とTE上で多くの熱を発生させるので、上部CVG冷却流動ダクト226と下部CVG冷却流動ダクト212は、上部CVGダクトボディ224と下部CVGダクトボディ214に個別的に付加される。これらの上部と下部CVG冷却ダクトで冷却流体−流動は、例えば、下部燃焼器ガイド213と下部CVGダクトボディ214により定義される下部冷却入口開口221により構成される。これらのCVG冷却流動ダクト226と212からの出口冷却空気は、開口Jで質量流入物内に角をなす。これらの冷却ダクトは、これらが燃焼器ダクティング内により厚い流体−制御フォイルであるため、CVG燃焼器ガイドのボディに含まれるが、仮りに、これらのガイドフォイルが十分に薄く冷却が適切であれば、外部ガイド流動表面は、内部冷却ダクトを必要とせず、これらのフォイルを冷却できる。図11aの例の燃焼器の実施例は、その中間平面に対して一般的に対称であるので、表示が細かい対をなすアイテムは、より図面の明確性を提供するために一部の場合で省略されるが、実際、このような特定の実施例の内包された対称の設計意図により示されるという点に注目する。   As the fluid-flow velocity increases at the combustor input (and then into the volume of opening I), the initial abundant frame-front is localized fluid so that duct diffusion matches the frame propagation velocity at these physical conditions. Retract backwards into the opening I volume until balanced with speed. This defines the minimum diffusion (surface curvature) required in the aft section of opening I for frame stability, and at maximum flow vortex this frame front is in front of the frame stabilization tab 216 and TE exit. Should. The ratio of the sizes of the openings E, G and I effectively controls the speed of fuel mixing with the reach burn volume in relation to the HPC output speed. The ratio of openings F and H to G controls the flow volume for rich-burn versus bypass, cooling and lean-burn air for the combustor. The transverse vortex filaments on the front and rear faces of the mechanically rigid frame stabilization tab 216 are also very stable when the igniter array 227 element disappears, as a flow disturbance-blocked backup ignition source. Works. The upper CVG cooling flow duct 226 and the lower CVG cooling flow duct 212 are connected to the upper CVG duct body 224 and the lower CVG duct because the rich-burn volume generates a lot of heat on the local flow surface and frame stabilization tabs 216 and TE. Added individually to the body 214. The cooling fluid-flow in these upper and lower CVG cooling ducts is constituted by a lower cooling inlet opening 221 defined by, for example, a lower combustor guide 213 and a lower CVG duct body 214. Outlet cooling air from these CVG cooling flow ducts 226 and 212 makes an angle in the mass inflow at opening J. These cooling ducts are included in the body of the CVG combustor guide because they are thicker fluid-control foils in the combustor ducting, but if these guide foils are thin enough to be adequately cooled Thus, the outer guide flow surface can cool these foils without the need for internal cooling ducts. The example combustor embodiment of FIG. 11a is generally symmetric with respect to its mid-plane, so that the finely paired items are in some cases to provide more drawing clarity. Note that although omitted, in fact, this is illustrated by the symmetric design intent of the particular embodiment.

ほとんどの燃焼器エネルギー放出は、燃料リーン−バーンの完了時、開口Jの境界体積で流体−流動が起こり、下部壁冷却表面217と上部壁冷却表面220がこのような強い熱から燃焼器外側圧力表面を保護するように付加され、そして、これらの構造は、フィルム−冷却媒体としてダクトFとHで少量の流体をインターセプトする。両側で燃焼器出力ガイドベーン204の例の表面を保護するために、側面冷却表面219のような遮蔽物が付加され、そして、これらはまたフィルム−冷却媒体として(CVG燃焼器ボディ以前から)ダクトFとHで入口流体をインターセプトする。冷却表面217、220と、219の例は、開口Jの境界体積に示される表面上でよく知られたTBCを使うか、またはヒートフラックスと酸化損傷を減少させるためにCMCのパネルとして作製され得、オプションとしては、抗力を低くするために、両フェイス上の下部冷却表面CVGアレイ218のように、抗力減少CVGアレイを使うことができる。TBC従来技術はまた局部ヒートフラックスを燃焼器表面内で低くするように、例えば、少量の燃焼器ガイド213と225表面に対して使うことができ、このエネルギーは、有用な作業のためにHPTセクション内への燃焼器出力に使用可能である。図9a、9b、10a及び10bのダクト−流動コンセプトはまた、流動を改善し、抗力を減少させるために、この燃焼器でいかなる表面上にも細かい改善物としてオプションで使うことができる。   Most combustor energy release occurs at the boundary volume of opening J at the completion of fuel lean-burn, and lower wall cooling surface 217 and upper wall cooling surface 220 are exposed to such combustor heat from the combustor outer pressure. Added to protect the surface, and these structures intercept a small amount of fluid with ducts F and H as film-cooling media. To protect the example surface of the combustor output guide vane 204 on both sides, a shield such as a side cooling surface 219 is added, and these are also ducts (from before the CVG combustor body) as film-cooling media. Intercept the inlet fluid with F and H. The examples of cooling surfaces 217, 220 and 219 can be made using well-known TBCs on the surface shown in the boundary volume of opening J or as CMC panels to reduce heat flux and oxidative damage. Optionally, a drag-reducing CVG array, such as a lower cooling surface CVG array 218 on both faces, can be used to lower the drag. The TBC prior art can also be used, for example, on a small amount of combustor guides 213 and 225 surfaces to lower the local heat flux within the combustor surface, and this energy is used for HPT sections for useful work. It can be used for combustor output. The duct-flow concept of FIGS. 9a, 9b, 10a and 10b can also optionally be used as a fine improvement on any surface with this combustor to improve flow and reduce drag.

パイロット燃料プレナム208と一次燃料流動プレナム211にはフィルタリングされ、加圧され、一定の順に配列された燃料−流動が供給され、燃料流動をミキサーCVGアレイ207ステップ領域内に伝導する、分離された角のあるパイロット燃料ジェット209と一次燃料ジェット210を有する。パイロット燃料ジェット209はより小さく、燃料粘性と結合力を克服した強いステップ渦流フィラメントにより、液体燃料粒子崩壊と原子化を保障するようにCVGバレー部に近接して噴射でき、次に、このようなリッチ燃料ミックスの一部分がCVGチップ−渦流に、そしてフレーム伝播速度に対する下流速度減少が点火を許容する領域に後方に流れるようになる。このような方式で、開口Iで後ほどまで高い渦流混合強度を提供し、初期燃焼熱を遅延させるミキサーCVGアレイ207のステップ領域で高い流体−流動速度を有することが可能なより高いエネルギー出力が要求されると、一次燃料流動プレナム211で圧力は一次燃料ジェット210の例を通してミキサーCVGアレイ207のステップ領域内に燃料を同様に押し出す。この例は、CVGチップ領域に最も近く位置する角のある一次燃料ジェット210を示し、この燃料部分を燃焼されるように最も高い渦流フィラメント内に噴射または拡散させる。一つ以上の燃料噴射アレイを利用して、必要時に流動速度を配列して可変させることは、可変する作動負荷または要求される発熱生成に対する燃料流動のより良いテーラリングを許容する。実際、ジェットは他の構成の大きさ、ジオメトリ及び例であり、他の位置に移動されるが、統合されたCVGアレイ渦流を利用することによって向上した低い−抗力の燃料噴射と混合の利益をまだ得るようになる。CVGアレイは、強い混合と液体−粒子崩壊と共に、多くの結合されたより小さな燃料−流動ジェットを付加するように低い−抗力方式を許容する。この燃焼器はまた、天然ガス(メタン)または水素等のような燃料を使うことができ、ここで渦流は粘着性液体滴を崩壊させないが、最も好ましい可能な入力−流体/燃料混合を保障する。   The pilot fuel plenum 208 and the primary fuel flow plenum 211 are supplied with filtered, pressurized, fuel-flow arranged in a certain order, and separated angles that conduct the fuel flow into the mixer CVG array 207 step region. A pilot fuel jet 209 and a primary fuel jet 210. The pilot fuel jet 209 is smaller and can be injected close to the CVG valley to ensure liquid fuel particle collapse and atomization with a strong step vortex filament that overcomes fuel viscosity and cohesion, and then A portion of the rich fuel mix will flow backward into the CVG tip-vortex and into a region where the downstream velocity reduction relative to the flame propagation velocity will allow ignition. In this manner, higher energy output is required that can have a high fluid-flow velocity in the step region of the mixer CVG array 207 that provides high vortex mixing intensity later in the opening I and delays the initial combustion heat. When done, pressure in the primary fuel flow plenum 211 similarly pushes fuel through the example of the primary fuel jet 210 and into the step region of the mixer CVG array 207. This example shows an angular primary fuel jet 210 that is closest to the CVG tip region, and this fuel portion is injected or diffused into the highest vortex filament to be burned. Utilizing one or more fuel injection arrays to vary the flow rate when required allows for better tailoring of the fuel flow for variable operating loads or required heat generation. In fact, jets are other configuration sizes, geometries, and examples that are moved to other locations, but have benefited from the low-drag fuel injection and mixing benefits improved by utilizing an integrated CVG array vortex. Still get. CVG arrays allow a low drag system to add many coupled smaller fuel-flow jets with strong mixing and liquid-particle breakup. The combustor can also use fuels such as natural gas (methane) or hydrogen, where vortices do not disrupt sticky liquid droplets but ensure the most favorable possible input-fluid / fuel mixing. .

液体燃料流動気化−エネルギーは、ミキサーCVGアレイ207ステップ、燃料プレナム、ジェットと隣接領域の作動冷却が均衡を取るように使うことができ、下流ヒートフラックス伝導等を制御または分離するために、作製、材料及び設計を変更することによって改良できる。   Liquid fuel flow vaporization-energy can be used to balance the operational cooling of the mixer CVG array 207 step, fuel plenum, jet and adjacent area, to control or isolate downstream heat flux conduction, etc. It can be improved by changing the material and design.

図11bは、燃料プレナム内への熱伝導を減少させるように、燃料ジェット以後のボディ転移部に内在された付加のインターフェースCVGアレイ229を有する、例えば、セラミックインサート、セラミックアフター−ボディ228として213と225と216等の下流ボディの作製部分であって、この一つの切開断面図を示す。開口FとHダクトとリッチバーン開口Iでの流動を支持する、変形された213と225フォイルの後の、取り付けられたセラミックアフター−ボディ228は、CVG冷却流動ダクト226と212等の必要を除去することによって単純化された設計を許容する。点火器アレイ227コンダクターは、セラミックまたはCMCボディ内に、または例えば、タングステンのような耐火金属を有するコア体積から孔を通して、第2コンダクターまたは冷却壁セクションにスパーク−排出しながら、統合または配線(wired)され得る。角のある付加の燃焼器噴射ジェット230は、セラミックアフター−ボディ228の上部または外部表面のインターフェースCVGアレイ229のCVGステップに示される。開口F/Hと開口Iでの圧力は、開口Eの入力圧力と関連して、可変されて均衡を取ることができるため、セラミックアフター−ボディ228のコアを若干加圧するように上流から入口ブリード及び冷却流体を噴射し、次に、燃焼器噴射ジェット230の例を通してこのような冷却流動を拒否し、またセラミックアフター−ボディ228の開口H及び/又は開口I側上で流体−流動のBLモメンタムを改善させることが可能である。燃焼器噴射ジェット230の例は、外部ダクト表面入口CVGアレイ222と内部ダクト表面CVGアレイ223にまた適用され得る。オプションのステップ−拡張溝及び/又はステップせん断ガイドの例は、セラミックアフター−ボディ228に付加できるが、図面の明確化のために示されない。   FIG. 11b has an additional interface CVG array 229 embedded in the body transition after the fuel jet to reduce heat conduction into the fuel plenum, eg, 213 as a ceramic insert, ceramic after-body 228 and This is a cut-away cross-sectional view of a part of the downstream body, such as 225 and 216. Attached ceramic after-body 228 after the deformed 213 and 225 foils supporting the flow in opening F and H ducts and rich burn opening I eliminates the need for CVG cooling flow ducts 226 and 212, etc. Allows a simplified design. The igniter array 227 conductor is integrated or wired into the ceramic or CMC body, or through a hole from a core volume with a refractory metal such as tungsten, for example, while sparking out to the second conductor or cooling wall section. Can be). A cornered additional combustor injection jet 230 is shown in the CVG step of the interface CVG array 229 on the top or exterior surface of the ceramic after-body 228. Since the pressure at opening F / H and opening I can be varied and balanced in relation to the input pressure at opening E, the inlet bleed from upstream to slightly pressurize the core of the ceramic after-body 228 And then rejecting such cooling flow through the example of the combustor injection jet 230 and fluid-flow BL momentum on the opening H and / or opening I side of the ceramic after-body 228. Can be improved. The example of the combustor injection jet 230 may also be applied to the outer duct surface inlet CVG array 222 and the inner duct surface CVG array 223. Examples of optional step-expansion grooves and / or step shear guides can be added to the ceramic after-body 228, but are not shown for clarity of the drawings.

変更された213と225フォイルの図11bのバージョンは、薄い壁キャスティングと燃料プレナムとして示され、これらの項目は、正しい流動ジオメトリを提供するために、いかなる組み合わせの作製方法でも堅固になるか、製造され得る。付加のインターフェースCVGアレイ229は、燃料混合を増加させるために、ミキサーCVGアレイ207からオフセットされるか、異なるピッチとなったバレー部とチップを有し得る。   The modified version of FIG. 11b of the 213 and 225 foils is shown as a thin wall casting and fuel plenum, and these items can be either rigid or manufactured in any combination fabrication method to provide the correct flow geometry. Can be done. The additional interface CVG array 229 may have valleys and chips that are offset from the mixer CVG array 207 or at different pitches to increase fuel mixing.

燃料噴射圧力は、要求される作動負荷で適したジェット流動を保障するように制御され、進入するいかなる液体燃料も燃料ジェットが出るまで蒸気圧力下に落ちないので、液体燃料流動がベーパー−ロック(vapor−lock)されないようにする。   The fuel injection pressure is controlled to ensure proper jet flow at the required operating load, and any liquid fuel that enters will not drop under vapor pressure until the fuel jet exits, so the liquid fuel flow will be vapor-locked ( Vapor-lock).

CVGアレイの他の例は、燃焼器抗力を減少させるのに有益な他の燃焼器表面上に含まれ、ミキサーCVGアレイ207は、十分な混合と、関連の渦流乱流を保障するように優先的に使われるため、明らかに大きなステップ構造として示され、二次抗力減少の役割をする。好適には、上部と下部表面上に中間−表面CVGアレイ206と外部ダクト表面入口CVGアレイ222と内部ダクト表面CVGアレイ223がまた流動表面から全体的な表面抗力を減少させるようにオプションとして付加され、Re値の幅広い許容範囲が燃焼器とダクティング表面で流動分離損失を引き起こさないように許容される。   Other examples of CVG arrays are included on other combustor surfaces that are beneficial in reducing combustor drag, and mixer CVG array 207 is preferred to ensure sufficient mixing and associated vortex turbulence It is clearly used as a large step structure and is used to reduce secondary drag. Preferably, intermediate-surface CVG array 206, external duct surface inlet CVG array 222, and internal duct surface CVG array 223 are also optionally added on the upper and lower surfaces to reduce the overall surface drag from the flow surface. , A wide tolerance range of Re values is allowed so as not to cause flow separation losses at the combustor and ducting surfaces.

新たなジオメトリ等を引き出しながら、外部燃焼器圧力壁200により形成された単一燃焼器内の最も好ましい流動のために、配列された(可能なセラミックアフター−ボディ228を有している)燃焼器ガイド213の単一例または燃焼器ガイド213と225の対の一例以上を有することが可能である。核心設計は、この実施例の構造変形が利用可能な設計体積に対してより効率的であれば、図11aに示された(エンジンシャフト軸から)本質的に一定の−半径から燃焼器ガイド213と225/228が(よりベンチュリチューブの例のように)円形と対称となるように合わせられる設計に変形され得る。燃焼器ガイド213と225は、またミキサーCVGアレイ207は、放射状方向に効果的に整列されるように放射状に構成され得、含まれた燃料噴射開口と燃焼体積を有する高圧タービン入口ステータベーンの組み合わせと同様に作用する。CVG燃焼器設計の例は、例えば、Allison250、PW300及び他のより小さな大きさのタービンエンジンで発見されるように、折り畳まれ、ひっくり返される流動ダクトと燃焼器経路のような他の流動スタイルに対して容易に変形され得る。   Combustors arranged (with possible ceramic after-body 228) for the most favorable flow in a single combustor formed by the external combustor pressure wall 200, drawing new geometry and the like It is possible to have a single example of guide 213 or more than one example of a pair of combustor guides 213 and 225. If the core design is more efficient for the design volume available in this embodiment, the combustor guide 213 from the essentially constant-radius (from the engine shaft axis) shown in FIG. And 225/228 can be modified to a design that is matched to be symmetric with a circle (more like the venturi tube example). Combustor guides 213 and 225 and mixer CVG array 207 can also be configured radially to be effectively aligned in a radial direction, with a combination of high pressure turbine inlet stator vanes having included fuel injection openings and combustion volumes Works in the same way. Examples of CVG combustor designs are for other flow styles such as flow ducts and combustor paths that are folded and flipped, as found, for example, in Allison 250, PW300 and other smaller sized turbine engines. Can be easily deformed.

例えば、液体−燃料及び酸化剤燃焼器のような他の燃焼器スタイルで流動と混合インターフェースとダクティング/パイピングを改善し、一部の作動流体がフレーム前方燃焼点以前に恐らく低温になる水素/液化酸素ロケットまたは推進機のような応用物のための(オプションの統合されたインペラCVGを有する)遠心ターボ−ポンプを供給し、そして推力を発生させるように排出ノズルを通して点火と膨張以前に高い速度で細かい混合を必要とするこのようなCVG渦流流動−混合戦略をまた使うことが可能である。このようなタイプの燃焼器は、流動噴射孔を有するミキサー板の構造であってよく、これらは、燃料流動がスロットルまたは可変されるとき、燃焼と混合安定性を向上させるために、出口渦流フィラメントを提供するように周り上に内在されたCVGを有することができる。   For example, other combustor styles such as liquid-fuel and oxidizer combustors improve flow and mixing interfaces and ducting / piping, with some working fluids likely to be colder before the flame front combustion point. Supply centrifugal turbo-pump (with optional integrated impeller CVG) for applications such as liquefied oxygen rockets or propulsion machines and high speed before ignition and expansion through exhaust nozzle to generate thrust It is also possible to use such a CVG vortex flow-mixing strategy that requires fine mixing at the same time. Such types of combustors may be in the form of mixer plates with flow injection holes, which provide outlet vortex filaments to improve combustion and mixing stability when fuel flow is throttled or varied. Can have a CVG embedded on the periphery to provide.

さらなる燃焼器の実施例は、燃料が圧力格納または(効果的に)半閉鎖ダクト/チューブ構造内に固定される固体−燃料装置である。燃焼は、固体燃料に一体に混合された酸化剤または(N2Oを用いたRutan/Virgin Galacticエンジンのように)導入される酸化剤流動と共に進行され、(有効に処理される入力流体−流動である)活動的な燃焼生成物が推力を形成するように出口ノズル出力部を通して伝達される。格納/ダクト壁及び/又はノズルは、燃料が消費されるにつれ、現れる低い−抗力の出口流動表面−インターフェースを提供するCVGを有するように、先の図10のダクトCVG実施例に対して処理され得、そして、TBCは、例えばHPTタービンブレードに対して付加された冷却ジェットに沿って結合され得る。従来の円錐形/ベル形または商業的なAerospikeスタイルタイプの排気ノズル流動表面上の表面抗力損失と衝撃は、CVGがこのために構成されて改善されるか、及び/又は、変形され得る。接触発火の流体混合チャンバは、燃焼炉のように作用し、またCVGを利用でき、または取り付けられたノズルで利用できる。   A further combustor embodiment is a solid-fuel device in which fuel is stored in a pressure containment or (effectively) semi-closed duct / tube structure. Combustion proceeds with an oxidant flow mixed in solid fuel or an oxidant flow introduced (as in a Rutan / Virgin Galactic engine with N2O) and is an effectively processed input fluid-flow. ) Active combustion products are transmitted through the outlet nozzle output so as to form thrust. The containment / duct walls and / or nozzles are processed relative to the duct CVG embodiment of FIG. 10 above to have a CVG that provides a low-drag outlet flow surface-interface that appears as fuel is consumed. The TBC can then be coupled along a cooling jet added to, for example, an HPT turbine blade. The surface drag loss and impact on conventional conical / bell shaped or commercial Aerospike style type exhaust nozzle flow surfaces can be improved and / or deformed with CVG configured for this purpose. The contact ignition fluid mixing chamber acts like a combustion furnace and can utilize CVG or with attached nozzles.

燃料供給ライン、ポンプ、点火器及び他の付属物等は、これらがほとんど標準化されているが、明示的に示されておらず、公知になった従来技術の一般的な形態と機能に従う。   Fuel supply lines, pumps, igniters and other accessories, etc., are mostly standardized, but are not explicitly shown, and follow the general form and function of known prior art.

図11aと11bは、代表的なものであって正確なスケールではなく、開口流体−流動分離と均衡、流体転移時間、コンポーネント大きさと例と位置はコンパクトであり、高性能、低排気とエネルギー効率的な燃焼器で改善された総抗力減少、燃料原子化及び混合のために抗力−低減の統合されたCVGを利用する基本的なコンセプトに基づいて、作動環境と燃料等に対する設計目標に合わせるのに要求されるように広く変形され得る。図11aと11bは、例えば、CFM−56燃焼器の例、またはセグメントの一般的な大きさであってよいが、特定のガス−発生器の応用に要求されるように、大きさと長さ等において大きく、または小さく調整され得る。新規な技術の等角渦流燃焼器の総内部表面領域が従来技術の燃焼器と同様に構成されれば、従来技術の設計に対するかなり絶対的な抗力減少と損失、そして信頼できる燃焼を提供するように、正しい分岐/拡散及び流動速度に対するダクト経路とフォイルセクションを設計する能力を許容する。   FIGS. 11a and 11b are representative and not to scale, open fluid-flow separation and balance, fluid transition time, component size and example and location are compact, high performance, low emissions and energy efficiency. Based on the basic concept of using a drag-reduction integrated CVG for improved total drag reduction, fuel atomization and mixing in a typical combustor, to meet the design goals for the operating environment and fuel etc. Can be widely modified as required. FIGS. 11a and 11b may be, for example, an example of a CFM-56 combustor, or the general size of a segment, but the size and length, etc. as required for a particular gas-generator application. Can be adjusted larger or smaller. If the total internal surface area of the new technology conformal eddy current combustor is configured similar to the prior art combustor, it will provide significant absolute drag reduction and loss over the prior art design, and reliable combustion Allows the ability to design duct paths and foil sections for the correct branching / diffusion and flow velocities.

装置の流体−流動を改善するためにここに教示されたように、これらの驚くほど多様な範囲の高温及び/又は高応力の実施例のタイプは、従来技術の渦流発生器接近法では単純に実用的でないか、不可能な基本的に統合されたCVG応用物の予想しなかった結果及び能力である。ほとんどの基本的な共通レベルで、全ての引用された実施例と変形は、従来技術では不可能な、向上したエネルギー効率及び/又は拡張された制御範囲のような一定水準の利得を得るようにニュートン流体−流動を処理または操作する新規な等角渦流発生器を使う。   As taught herein to improve the fluid-flow of the device, these surprisingly diverse ranges of high temperature and / or high stress example types are simply not possible with prior art eddy current generator approaches. Unexpected results and capabilities of fundamentally integrated CVG applications that are impractical or impossible. At most basic common levels, all cited embodiments and variations will achieve a certain level of gain, such as improved energy efficiency and / or extended control range, not possible with the prior art. Newtonian fluid-uses a new conformal vortex generator that processes or manipulates flow.

従って、開示された情報が本発明の好ましい実施例を詳細に説明しているが、請求される発明の範疇にいかなる物質的な制限も意図されず、当業者に明らかなある特徴と変更設計はここに結合されるように考慮される。結果として、好ましい実施例について開示された特徴に厳しく制限されるよりは、本発明の範囲は、下記の添付される特許請求の範囲において説明され、特に記載される。   Thus, while the disclosed information describes in detail preferred embodiments of the present invention, no material limitations are intended to the scope of the claimed invention, and certain features and modifications designed to those skilled in the art are Considered to be combined here. As a result, rather than being strictly limited to the features disclosed for the preferred embodiment, the scope of the present invention is described and specifically described in the following appended claims.

関連出願のクロスレファレンス:
本出願は、2009年7月10日付で出願された米国仮出願61/224,481から派生した正規出願である、2010年7月8日付で出願された米国国内段階出願US2011/0006165の一部継続出願であり、また2010年7月9日付で国際出願PCT/IB2010/001885として出願された。
Cross-reference for related applications:
This application is a part of US national phase application US2011 / 0006165 filed on July 8, 2010, which is a regular application derived from US provisional application 61 / 224,481 filed on July 10, 2009. This is a continuation application and was filed on July 9, 2010 as international application PCT / IB2010 / 001885.

Claims (33)

作動エネルギー効率及び/又は設計流体−流動制御範囲を改善させるために、ニュートン流体−流動空力学的/水力学的処理装置に適用される方法において、
(i)前記ニュートン流体−流動のソースを提供し、前記入力流体ソースの一部を運搬する入力流体ソース手段と、
(ii)進入する前記ニュートン流体−流動質量の底部−最も境界層の一部分を巻き上げた流動−角のあるステップ−ダウンを使うことによって、前記ニュートン流体−流動の部分を処理し、この処理された部分と疎通する少なくとも一つの等角渦流発生器手段を有する前記ニュートン流体−流動の空力学的/水力学的処理装置により使われる流体−流動変更表面と、
(iii)出力表面上にタイトに縛られた、活動的な後方ストリーミングチップ−渦流フィラメント内に運搬される、縛られて自由流動するステップ−渦流であって、及び/又は前記ストリーミングチップ−渦流フィラメントに隣接して前記流動−角のあるステップ−ダウンの下流で前記出力表面に対するより高いエネルギー境界層の薄化及び/又は再層流化効果を提供する出力流体インターフェース手段と、
を有し、
前記等角渦流発生器手段の適用は、下流流動分離を減少させ、及び/又は、下流境界層を薄くすることでニュートン流体−流動エネルギー損失の減少を許容し、これによって前記流体−流動制御範囲を改良させ、より大きな作動エネルギー効率及び/又は設計作動能力を提供することを特徴とする、ニュートン流体−流動空力学的/水力学的処理装置に適用される方法。
In a method applied to a Newtonian fluid-flow aerodynamic / hydraulic processor to improve operating energy efficiency and / or design fluid-flow control range,
(I) input fluid source means for providing a source of the Newtonian fluid-flow and carrying a portion of the input fluid source;
(Ii) Process the Newtonian fluid-flow portion by using the incoming Newtonian fluid-bottom of the flow mass-flow with the most rolled up part of the boundary layer-angular step-down. A fluid-flow modifying surface used by the Newtonian fluid-flow aerodynamic / hydraulic processor having at least one conformal vortex generator means in communication with the portion;
(Iii) an active backward streaming tip tightly bound on the output surface-a stepped and free flowing step-vortex carried in a vortex filament and / or the streaming tip-vortex filament An output fluid interface means for providing a higher energy boundary layer thinning and / or relaminating effect on the output surface downstream of the flow-angular step-down adjacent to
Have
The application of the conformal vortex generator means may reduce the Newtonian fluid-flow energy loss by reducing downstream flow separation and / or thinning the downstream boundary layer, thereby reducing the fluid-flow control range. And applied to a Newtonian fluid-flow aerodynamic / hydraulic processor, characterized in that it provides improved operating energy efficiency and / or design operating capability.
前記等角渦流発生器は、統合されて内在され、同一材料からなり、そして前記流体−流動変更表面内に統合されて製造され、新たな作動能力の設計を許容することを特徴とする、請求項1に記載の方法。   The conformal eddy current generator is integrated and inherent, made of the same material, and integrated and manufactured within the fluid-flow modifying surface, allowing a new operating capability design. Item 2. The method according to Item 1. 前記統合された等角渦流発生器は、改善された性能のための設計及び/又はテストプロセスの間に構成されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the integrated conformal eddy current generator is configured during a design and / or test process for improved performance. 前記流体−流動変更表面は、流体−流動ダクティング手段、バイパス−ファン手段、圧縮機手段、ポンプ手段、燃焼器手段、ローターフォイル、ステータフォイル、プロペラ手段またはタービン手段を含むグループの1メンバーであり、流体−流動抗力を減少させ、及び/又は、作動能力を延長させることによって、エネルギー効率を改善するように、前記流体−流動変更表面上に少なくとも一つの等角渦流発生器手段を使うことを特徴とする、請求項1に記載の方法。   The fluid-flow modifying surface is a member of a group comprising fluid-flow ducting means, bypass-fan means, compressor means, pump means, combustor means, rotor foil, stator foil, propeller means or turbine means. Using at least one conformal vortex generator means on the fluid-flow modifying surface to improve energy efficiency by reducing fluid-flow drag and / or extending operating capability. The method of claim 1, characterized in that 前記流体−流動変更表面のメンバーは、進入するフリーストリーム流動内に突出せず、流動衝突に起因したさらなる流動またはエネルギー損失を発生させないように構成される、前記等角渦流発生器手段の下流の境界層内に流体−流動を噴射して付加のモメンタム(momentum)を付加するように、プレナム(plenum)手段により適切な圧力の流体ソースに連結される角のあるジェット流体噴射ポートを追加で使うことを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The fluid-flow modifying surface member does not protrude into the incoming free stream flow and is downstream of the conformal vortex generator means configured to not generate further flow or energy loss due to flow collision. Additional use of an angular jet fluid injection port connected by a plenum means to a fluid source of appropriate pressure to inject fluid-flow into the boundary layer to add additional momentum. The method according to claim 4, wherein: 前記角のあるジェット流体噴射ポートは、破片からの目詰まりに対する抵抗性を提供するように構成され、余分でグループをなす流体噴射ポートの付加例をオプションで使うことができることを特徴とする、請求項5に記載の方法。   The angled jet fluid ejection port is configured to provide resistance to clogging from debris, and an additional grouping of fluid ejection ports can optionally be used. Item 6. The method according to Item 5. 前記角のあるジェット流体噴射ポートは、前記等角渦流発生器の下流で誘発される速度及び/又は圧力勾配に助けられることで流体−流動モメンタムを下部境界層内に噴射するように構成された流体−流動噴射キャビティ内に排出することを特徴とする、請求項6に記載の方法。   The angular jet fluid injection port is configured to inject fluid-flow momentum into the lower boundary layer with the aid of a velocity and / or pressure gradient induced downstream of the conformal vortex generator. 7. A method according to claim 6, characterized in that it discharges into a fluid-flow injection cavity. 前記角のあるジェット流体噴射ポートは、流体拡散能力を増加させるように構成された流体−流動噴射キャビティ内に流体を排出することを特徴とする、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the angular jet fluid ejection port ejects fluid into a fluid-flow ejection cavity configured to increase fluid diffusion capability. 前記角のあるジェット流体噴射ポートは、前記等角渦流発生器手段の下流の表面を冷却するように作用する境界層内に冷却流体を付加することを特徴とする、請求項6に記載の方法。   7. A method according to claim 6, characterized in that said angular jet fluid injection port adds cooling fluid in a boundary layer which acts to cool the downstream surface of said conformal vortex generator means. . 前記流体−流動変更手段のメンバーは、外側への過度な衝突を回避するように、フリーストリーム流動渦流フィラメントの流体−質量拡張を案内するために、前記等角渦流発生器手段の下流にステップ−拡張溝及び/又はステップせん断ガイドを付加して使うことを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The member of the fluid-flow modifying means steps downstream of the conformal vortex generator means to guide the fluid-mass expansion of the free-stream flow vortex filament so as to avoid excessive collisions outwards- The method according to claim 4, wherein an expansion groove and / or a step shear guide is additionally used. 前記流体−流動変更表面のメンバーは、この表面に対してタイトに縛られたチップ−位置したフリーストリーム流動渦流フィラメントを発生させ、及び/又は、下流境界層領域の損失−誘発厚さを抑制する、第1の前記等角渦流発生器手段をリーディングエッジに近接して使い、そして表面渦流状態をさらに変更し、及び/又は、エネルギー効率を改善するようにトレーリングエッジに隣接した表面上に第2の等角渦流発生器手段を下流に付加して使うことを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The fluid-flow modifying surface member generates a tip-positioned free-stream flow vortex filament tightly bound to the surface and / or suppresses loss-induced thickness in the downstream boundary layer region Use the first said conformal vortex generator means proximate to the leading edge, and further change the surface vortex state and / or improve the energy efficiency on the surface adjacent to the trailing edge. 5. Method according to claim 4, characterized in that two equiangular vortex generator means are used downstream. プレナム手段により前記角のあるジェット流体噴射ポートに連結された適切な圧力の前記流体ソースは、前記適切な圧力が最大のジェット流体流動速度とモメンタムを許容するように、前記流体−流動変更表面に対して流体−流動速度に伴って可変するように構成されることを特徴とする、請求項5に記載の方法。   The fluid source at a suitable pressure coupled to the angular jet fluid ejection port by plenum means is disposed on the fluid-flow modifying surface such that the suitable pressure allows maximum jet fluid flow velocity and momentum. 6. The method of claim 5, wherein the method is configured to vary with fluid-flow velocity. 前記流体−流動変更表面のメンバーは、この表面に対してタイトに縛られたチップ−位置したフリーストリーム流動渦流フィラメントを発生させ、及び/又は、表面上の下流境界層領域の損失−誘発厚さを抑制する、等角渦流発生器手段を付加して使い、そして、これは、ギャップを通して流体−流動を妨害し、エネルギー損失及び/又はギャップ流体−流動損失を減少させるように、相対運動で流体−流動表面の間のギャップに向き合って適用されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The fluid-flow modifying surface member generates a tip-positioned free-stream flow vortex filament tightly bound to this surface and / or a loss-induced thickness of the downstream boundary layer region on the surface Is used in addition to the conformal vortex generator means, which inhibits fluid-flow through the gap and reduces the energy loss and / or gap fluid-flow loss in relative motion. 5. A method according to claim 4, characterized in that it is applied facing the gap between the flow surfaces. 前記流体−流動変更表面のメンバーは、破片が機械的な損傷を引き起こすように十分なエネルギーで前記流体−流動内に連行されるように構成された前記等角渦流発生器を使い、下流衝撃及び/又は腐食損傷を最小化するように次の表面をきれいに上げる傾向にあることを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The fluid-flow modifying surface member uses the conformal vortex generator configured to be entrained in the fluid-flow with sufficient energy to cause debris to cause mechanical damage, and downstream impact and 5. Method according to claim 4, characterized in that it tends to clean the next surface so as to minimize corrosion damage. 前記統合された等角渦流発生器は、マッチングされるより薄く、及び/又は、より軽量の除去可能な等角渦流制御器コンポーネントの付加的な取り付けのために固有の整列マークと基準整列を提供して、前記マッチングされるより薄く、及び/又は、より軽量の除去可能な等角渦流発生器コンポーネントからの保護を含む構造及び/又は増加したステップ高さを有する結合された等角渦流発生器を構成するように、部分的にステップ−高さの統合された等角渦流発生器アレイとして構成されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。   The integrated conformal eddy current generator provides unique alignment marks and reference alignments for additional mounting of thinner and / or lighter removable conformal eddy current controller components to be matched A combined conformal vortex generator having a structure and / or increased step height that includes protection from the matched thinner and / or lighter removable conformal vortex generator components The method of claim 2, wherein the method is configured as a partially step-height integrated conformal eddy current generator array to form 前記プレナム手段により適切な圧力の前記流体ソースに連結された前記角のあるジェット流体噴射ポートに連結された前記流体−流動噴射キャビティは、下流流体−流動を改善するように、前記下部境界層から流体−流動を撤回するためのサクションを使い、前記等角渦流発生器の下流で誘発された速度及び/又は圧力勾配に助けられることを特徴とする、請求項7に記載の方法。   The fluid-flow injection cavity connected to the angular jet fluid injection port connected to the fluid source of the appropriate pressure by the plenum means is from the lower boundary layer to improve downstream fluid-flow. 8. A method according to claim 7, characterized in that it uses a suction to withdraw fluid-flow and is assisted by the velocity and / or pressure gradient induced downstream of the conformal vortex generator. 第1の流体−流動噴射キャビティ、角のある流体噴射ポート及びサクション(suction)を用いたプレナムインスタンス(plenum instance)として流体−流動ボディ表面に適用され、第2インスタンスの角のあるジェット流体噴射ポート及び流体−流動噴射キャビティにプレナム流体−流動を疎通させるように構成され、前記流体−動的ボディ表面の下部局部−圧力領域に位置して、これにより前記第1の噴射キャビティ例から抽出された流体は、前記第2インスタンスの下流流体−流動を改善するように、前記第2の噴射キャビティを通して相対的に高圧の流体として噴射され、前記第2インスタンスの等角渦流発生器の下流で誘発される速度及び/又は圧力勾配に助けられ、そしてボディ流体−流動性能とエネルギー効率を改善させることを特徴とする、請求項16に記載の方法。   A second instance angular jet fluid injection port applied to the fluid-flow body surface as a plenum instance with a first fluid-flow injection cavity, an angular fluid injection port and a suction And a fluid-flow injection cavity configured to communicate plenum fluid-flow and located in a lower local-pressure region of the fluid-dynamic body surface, thereby extracted from the first example injection cavity Fluid is injected as a relatively high pressure fluid through the second injection cavity to improve downstream fluid-flow of the second instance and is induced downstream of the conformal vortex generator of the second instance. Body fluid-flow performance and energy Characterized in that to improve over efficiency The method of claim 16. 前記流体−流動変更表面の燃焼器メンバーは、この表面にタイトに縛られたチップ−位置したフリーストリーム流動渦流フィラメントを発生させ、及び/又は、表面上に下流境界層領域の損失−誘発厚さを抑制する前記統合の等角渦流発生器手段を使い、そして、より高い効率及び/又はコンパクトな燃焼器設計を生成するように低いエネルギー損失を有する統合されたタービン入力ステータ流動ガイド表面を結合するようにさらに構成されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The fluid-flow modifying surface combustor member generates a tip-positioned free-stream flow vortex filament tightly bound to this surface and / or a loss-induced thickness of the downstream boundary layer region on the surface Combined integrated turbine input stator flow guide surface with low energy loss to produce higher efficiency and / or compact combustor design using the integrated conformal vortex generator means to suppress The method of claim 4, further configured as follows. 前記ニュートン流体−流動の空力学的/水力学的処理装置は、少なくとも流体−流動ダクティング手段、圧縮機手段、燃焼器手段及びタービン手段を使うガスタービンエンジンであり、ここで少なくとも一つの含まれた前記流体−流動変更表面は、流体−流動抗力を減少させ、及び/又は、作動能力を延長させることによってエネルギー効率を改善させるように等角渦流発生器手段を使うことを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The Newtonian fluid-flow aerodynamic / hydraulic processor is a gas turbine engine using at least fluid-flow ducting means, compressor means, combustor means and turbine means, wherein at least one included The fluid-flow modifying surface further uses conformal vortex generator means to improve energy efficiency by reducing fluid-flow drag and / or extending operating capability. Item 5. The method according to Item 4. 前記流体−流動変更表面の前記燃焼器メンバーは、推力を発生させるノズル排気流体−流動を形成するように、出力流体伝達手段として出口ノズル手段の付加と共に、前記燃焼器表面にタイトに縛られたチップ−位置したフリーストリーム流動渦流フィラメントを発生させ、及び/又は、前記燃焼器表面上に下流境界層領域の損失−誘発厚さを抑制する;燃焼器表面上に構成された前記等角渦流発生器手段を使うことを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The combustor member of the fluid-flow modifying surface is tightly tied to the combustor surface with the addition of outlet nozzle means as output fluid transmission means to form a nozzle exhaust fluid-flow that generates thrust. Generate tip-positioned free stream flow vortex filaments and / or suppress loss-induced thickness of downstream boundary layer region on the combustor surface; generation of conformal vortex flow configured on the combustor surface 5. A method according to claim 4, characterized by using vessel means. 前記排気流体−流動を形成する前記出口ノズル手段は、前記ノズル表面にタイトに縛られたチップ−位置したフリーストリーム流動渦流フィラメントを発生させ、及び/又は、ノズル排気流体−流動抗力及び/又はエネルギー損失を減少させ、及びノズル作動能力を延ばす、前記ノズル表面上の下流境界層領域の損失−誘発厚さを抑制する、ノズル表面上に構成された付加の等角渦流発生器手段を使うことを特徴とする、請求項20に記載の方法。   The outlet nozzle means for forming the exhaust fluid-flow generates a tightly-tipped tip-positioned free-stream flow vortex filament on the nozzle surface and / or nozzle exhaust fluid-flow drag and / or energy Using additional conformal eddy current generator means configured on the nozzle surface to reduce loss and extend nozzle actuation capability, to suppress loss-induced thickness of the downstream boundary layer region on the nozzle surface. 21. A method according to claim 20, characterized. 関連した角のあるジェット流体噴射ポートで、下流表面を冷却するように作用する境界層内に冷却流体−流動を付加し、前記ノズル表面に適用される前記等角渦流発生器手段の下流で誘発される速度及び/又は圧力勾配に助けられることを特徴とする、請求項21に記載の方法。   An associated angular jet fluid injection port adds cooling fluid-flow in the boundary layer that acts to cool the downstream surface and induces downstream of the conformal vortex generator means applied to the nozzle surface The method according to claim 21, characterized in that it is assisted by a controlled speed and / or pressure gradient. 前記等角渦流発生器手段は、増加した分離−自由迎角範囲及び/又は増加したブレード回転角度及び/又はより少ないステージを含む前記新規な作動能力に対する前記流体−流動変更表面の設計で構成されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。   The conformal vortex generator means comprises a design of the fluid-flow modified surface for the new actuation capability including increased separation-free angle of attack range and / or increased blade rotation angle and / or fewer stages. The method according to claim 2, wherein: 前記ニュートン流体−流動の空力学的/水力学的処理装置は、流体−流動抗力とエネルギー損失を制御するように、出力手段に連結するダクトまたはパイプに少なくとも一つの統合された等角渦流発生器手段に連結された少なくとも入力連結手段を使うことを特徴とする、請求項1に記載の方法。   The Newtonian fluid-flow aerodynamic / hydraulic processor comprises at least one integrated conformal eddy current generator in a duct or pipe connected to the output means to control fluid-flow drag and energy loss. 2. Method according to claim 1, characterized in that at least input connection means connected to the means are used. 前記流体−流動変更表面の圧縮機とタービンメンバーは、ターボチャージャー実施例を形成するように結合されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, wherein the fluid-flow modifying surface compressor and turbine member are combined to form a turbocharger embodiment. 前記流体−流動変更表面の流体−流動ダクティング手段メンバーは、閉鎖及び/又は開放端部を有する流動−ボディの表面として構成され、ここで、前記等角渦流発生器手段の適用で動作時に、前記流動−ボディの対称抗力及び/又は非対称ヨー(yaw)−誘発力を低くすることを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The fluid-flow modifying surface fluid-flow ducting means member is configured as a flow-body surface having a closed and / or open end, wherein in operation with application of the conformal vortex generator means, 5. Method according to claim 4, characterized in that the flow-body symmetric drag and / or asymmetric yaw-induced force is reduced. 前記流動−ボディは、所定の運動エネルギーで自由−飛行に転移され、改善されたエネルギー効率及び/又は流体−流動動力学が、拡張範囲及び/又は経路安定性を許容することを特徴とする、請求項26に記載の方法。   The flow-body is transferred to free-flight with a predetermined kinetic energy, and improved energy efficiency and / or fluid-flow kinetics allows extended range and / or path stability, 27. The method of claim 26. 前記流体−流動変更表面のメンバーは、機械的な共振モード及び/又は曲げが最小化されるように同調された振動モード及び/又は一貫した反射点を調律解除及び/又は回避するように、この表面に沿って可変する、及び/又は、不均一な空間ジオメトリで構成される前記等角渦流発生器の一つ以上の例を使うことを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The member of the fluid-flow modifying surface may be able to detune and / or avoid mechanical resonance modes and / or vibration modes and / or consistent reflection points that are tuned to minimize bending. 5. The method according to claim 4, characterized in that one or more examples of the conformal eddy current generator varying along the surface and / or configured with non-uniform spatial geometry are used. 前記流体−流動ダクティング手段は、最適なビーム強度と熱伝導性を有するダクト表面を構成するように、垂直な交差点の直径より大きな壁−支持ルート交差点半径を有する閉鎖−端部ジオメトリセルのエンボシングされた壁を使う流体−流動を含むように閉鎖された表面領域となることを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The fluid-fluid ducting means embosses closed-end geometry cells having a wall-supporting root intersection radius larger than the diameter of the perpendicular intersection so as to form a duct surface with optimal beam intensity and thermal conductivity. 5. A method according to claim 4, characterized in that the surface area is closed to include fluid-flow using a defined wall. 改善された作動エネルギー効率及び/又は設計流体−流動制御範囲を有するニュートン流体−流動空力学的/水力学的処理装置において、
(i)前記ニュートン流体−流動のソースを提供し、前記入力流体ソースの一部を運搬する入力流体ソースと、
(ii)進入する前記ニュートン流体−流動質量の底部−最も境界層の一部分を巻き上げた流動−角のあるステップ−ダウンを使うことによって、前記ニュートン流体−流動の部分を処理し、この処理された部分と疎通する少なくとも一つの等角渦流発生器を有する前記ニュートン流体−流動の空力学的/水力学的処理装置により使われる流体−流動変更構造と、
(iii)出力表面上にタイトに縛られた、活動的な後方ストリーミングチップ−渦流フィラメント内に運搬される、縛られて自由流動するステップ−渦流であって、及び/又は前記ストリーミングチップ−渦流フィラメントに隣接して前記流動−角のあるステップ−ダウンの下流で前記出力表面に対するより高いエネルギー境界層の薄化及び/又は再層流化効果を提供する出力流体インターフェースと、
を有し、
前記等角渦流発生器手段の適用は、下流流動分離を減少させ、及び/又は、下流境界層を薄くすることでニュートン流体−流動エネルギー損失の減少を許容し、これによって前記流体−流動制御範囲を改良させ、より大きな装置作動エネルギー効率及び/又は設計作動能力を提供することを特徴とする、ニュートン流体−流動空力学的/水力学的処理装置。
In a Newtonian fluid-flow aerodynamic / hydraulic processor with improved operating energy efficiency and / or design fluid-flow control range,
(I) an input fluid source providing the Newtonian fluid-flow source and carrying a portion of the input fluid source;
(Ii) Process the Newtonian fluid-flow portion by using the incoming Newtonian fluid-bottom of the flow mass-flow with the most rolled up part of the boundary layer-angular step-down. A fluid-flow modifying structure used by the Newtonian fluid-flow aerodynamic / hydraulic processor having at least one conformal vortex generator in communication with the portion;
(Iii) an active backward streaming tip tightly bound on the output surface-a stepped and free flowing step-vortex carried in a vortex filament and / or the streaming tip-vortex filament An output fluid interface that provides a higher energy boundary layer thinning and / or relaminating effect on the output surface downstream of the flow-angular step-down adjacent to
Have
The application of the conformal vortex generator means may reduce the Newtonian fluid-flow energy loss by reducing downstream flow separation and / or thinning the downstream boundary layer, thereby reducing the fluid-flow control range. Newtonian fluid-flow aerodynamic / hydraulic processor characterized in that it provides improved device operating energy efficiency and / or design operating capability.
前記等角渦流発生器は、統合されて内在され、同一材料からなり、そして、前記流体−流動変更表面内に統合して製造されており、新たな作動能力の設計を許容することを特徴とする、請求項30に記載の装置。   The conformal eddy current generator is integrated and inherent, made of the same material, and manufactured integrally within the fluid-flow modifying surface, allowing for the design of new operating capabilities. The apparatus of claim 30. 前記等角渦流発生器は、キャビテーションから発生する損傷及び/又はノイズを最小化するために、キャビテーションバブル発達を抑制するように作用する水力学的渦流フィラメントを発生させるように構成されることを特徴とする、請求項30に記載の装置。   The conformal vortex generator is configured to generate hydraulic vortex filaments that act to suppress cavitation bubble development to minimize damage and / or noise arising from cavitation. The apparatus of claim 30. 前記等角渦流発生器は、発生したノイズを抑制するように、音響波の伝播を変更するように作用する水力学的渦流フィラメントを発生させるように構成されることを特徴とする、請求項30に記載の装置。   31. The conformal vortex generator is configured to generate a hydrodynamic vortex filament that acts to alter the propagation of acoustic waves so as to suppress the generated noise. The device described in 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018139049A1 (en) * 2017-01-24 2018-08-02 株式会社日立製作所 Fluid device
ES2767024A1 (en) * 2018-12-14 2020-06-15 Univ Sevilla VORTICAL GENERATING DEVICE IN CHANNELS OR DUCTS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104462768B (en) * 2014-11-06 2017-08-01 上海电气电站设备有限公司 The efficiency and power consumption of a kind of large turbo-type generator aerofoil fan determine method
US10132498B2 (en) 2015-01-20 2018-11-20 United Technologies Corporation Thermal barrier coating of a combustor dilution hole
CN107407290B (en) 2015-04-08 2019-07-26 雷顿股份公司 Fan blade and correlation technique
US10507906B2 (en) * 2015-04-28 2019-12-17 The Boeing Company Aerodynamic surface assembly defining a fluidic actuation orifice
EP3363731B1 (en) * 2015-09-02 2021-06-30 Jetoptera, Inc. Ejector and airfoil configurations
US10450867B2 (en) 2016-02-12 2019-10-22 General Electric Company Riblets for a flowpath surface of a turbomachine
CN105841191B (en) * 2016-03-30 2018-07-06 中国科学院工程热物理研究所 A kind of V-flame stabilizer trailing edge structures
CN106226044B (en) * 2016-07-06 2018-12-14 浙江大学宁波理工学院 A kind of Reliable Evaluating Methods of Their Performance of marine tidal-current energy capture blade
US11286787B2 (en) 2016-09-15 2022-03-29 Raytheon Technologies Corporation Gas turbine engine airfoil with showerhead cooling holes near leading edge
CN106564585B (en) * 2016-10-26 2019-12-10 北京航空航天大学 High-performance deep stall wing structure and aircraft
EP3330614B1 (en) 2016-11-30 2019-10-02 Ansaldo Energia Switzerland AG Vortex generating device
CN107074344B (en) * 2017-01-13 2018-09-25 深圳市大疆创新科技有限公司 Propeller, power suit and the unmanned plane of aircraft
WO2018149970A1 (en) * 2017-02-17 2018-08-23 Mhi Vestas Offshore Wind A/S Leading edge protection of a wind turbine blade
US11701616B2 (en) 2017-09-22 2023-07-18 Dehlsen Associates Of The Pacific Limited Sorbent emitter for direct air capture of carbon dioxide
EP3706245B1 (en) * 2017-10-30 2023-11-15 Institute for Q-shu Pioneers of Space, Inc. Reflector, deployable antenna, and aerospace vehicle
US11053888B2 (en) 2017-11-01 2021-07-06 The Boeing Company Fan cowl with a serrated trailing edge providing attached flow in reverse thrust mode
CN108216617B (en) * 2017-12-29 2020-04-24 厦门大学 Method for suppressing helicopter propeller-vortex interference noise
CN109236731B (en) * 2018-10-18 2020-08-28 江苏大学 Wear-resistant blade based on coupling bionic optimization
CN109726440B (en) * 2018-12-04 2023-04-18 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 Aeroelasticity analysis method considering dynamic characteristics of internal fluid
CN109649642B (en) * 2018-12-21 2022-04-12 中国航天空气动力技术研究院 Control device for inhibiting shear flow density pulsation
US11645043B2 (en) * 2019-02-11 2023-05-09 Dynatrace Llc Method and system for calculating minwise hash signatures from weighted sets
CN109895983A (en) * 2019-03-20 2019-06-18 西北工业大学 A kind of sawtooth trailing edge denoising structure suitable for ducted propeller
FR3103215B1 (en) * 2019-11-20 2021-10-15 Safran Aircraft Engines Turbomachine rotary fan blade, fan and turbomachine fitted therewith
EP3842336B1 (en) * 2019-12-27 2023-06-28 Bombardier Inc. Variable wing leading edge camber
US11686208B2 (en) 2020-02-06 2023-06-27 Rolls-Royce Corporation Abrasive coating for high-temperature mechanical systems
RU2742558C1 (en) * 2020-05-11 2021-02-08 Общество С Ограниченной Ответственностью "Биопрактика" Device for degassing of liquid media
CN113932249B (en) * 2020-06-29 2022-10-18 中国航发商用航空发动机有限责任公司 Combustion chamber and pre-diffuser
CN112084725B (en) * 2020-09-09 2022-06-24 中自环保科技股份有限公司 Method for evaluating performance of SCR mixer of diesel internal combustion engine
CN112555556A (en) * 2020-10-27 2021-03-26 中国原子能科学研究院 Inverted tooth type throttling element
CN112253314A (en) * 2020-11-10 2021-01-22 上海海事大学 Gas turbine fan and compressor blade drag reduction structure based on shark gill jet flow
RU2753586C1 (en) * 2020-12-02 2021-08-18 Сергей Николаевич Низов Group of vortex generators and method for installing vortex generators
CN112696710B (en) * 2020-12-29 2022-11-22 中国航发沈阳发动机研究所 Method and system for determining size of mixing hole of flame tube with funnel
CN113153868B (en) * 2021-03-17 2022-12-09 太原理工大学 Method for enhancing robustness of turbulent industrial fluid
CN112977713B (en) * 2021-04-07 2021-12-21 浙江海洋大学 Vortex generator for propeller type ship and ship
CN113190786B (en) * 2021-05-13 2024-03-15 岳聪 Vibration prediction method for large-scale rotating equipment by utilizing multidimensional assembly parameters
FR3123380A1 (en) * 2021-05-28 2022-12-02 Safran Aircraft Engines Improved leading edge shield
AU2022301788A1 (en) * 2021-06-28 2023-12-21 Bae Systems Plc Duct arrangement and method
EP4112451A1 (en) * 2021-06-28 2023-01-04 BAE SYSTEMS plc Duct arrangement and method
US20230034004A1 (en) * 2021-07-29 2023-02-02 General Electric Company Mixer vanes
CN114738054B (en) * 2022-05-20 2023-05-02 西北工业大学 Design method of bionic turbine blade of aero-engine
CN115355369A (en) * 2022-08-26 2022-11-18 武汉理工大学 Water pipeline connecting device based on bionic principle and installation method
CN116658451B (en) * 2023-08-02 2023-10-03 中国航发四川燃气涡轮研究院 Method for correcting total pressure of outlet of air compressor in core machine environment based on wake loss
CN117408187B (en) * 2023-12-14 2024-03-01 中国科学院合肥物质科学研究院 Guide structure for controlling cavitation of hydraulic machinery

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2800291A (en) * 1950-10-24 1957-07-23 Stephens Arthur Veryan Solid boundary surface for contact with a relatively moving fluid medium
US2899150A (en) * 1959-08-11 Bound vortex skin
US3779199A (en) * 1969-09-25 1973-12-18 R Mayer Boundary layer control means
US4434957A (en) * 1982-03-30 1984-03-06 Rolls-Royce Incorporated Low drag surface
US4664345A (en) * 1983-11-24 1987-05-12 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung Method for stabilizing laminar separated boundary layers
US4984626A (en) * 1989-11-24 1991-01-15 Carrier Corporation Embossed vortex generator enhanced plate fin
US5088665A (en) * 1989-10-31 1992-02-18 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Serrated trailing edges for improving lift and drag characteristics of lifting surfaces
JP2008215233A (en) * 2007-03-06 2008-09-18 Ihi Corp Cooling turbine blade
US20090020652A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-22 Cessna Aircraft Company Wing leading edge having vortex generators
JP2010019259A (en) * 2008-07-10 2010-01-28 General Electric Co <Ge> Method and apparatus for providing film cooling to turbine component
US20100266385A1 (en) * 2007-01-17 2010-10-21 Praisner Thomas J Separation resistant aerodynamic article
US20110006165A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 Peter Ireland Application of conformal sub boundary layer vortex generators to a foil or aero/ hydrodynamic surface
US20110182746A1 (en) * 2008-07-19 2011-07-28 Mtu Aero Engines Gmbh Blade for a turbo device with a vortex-generator
JP2011163123A (en) * 2010-02-04 2011-08-25 Ihi Corp Turbine moving blade
US20110315248A1 (en) * 2010-06-01 2011-12-29 Simpson Roger L Low drag asymmetric tetrahedral vortex generators
US20120076653A1 (en) * 2010-09-28 2012-03-29 Beeck Alexander R Turbine blade tip with vortex generators

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4852355A (en) * 1980-12-22 1989-08-01 General Electric Company Dispensing arrangement for pressurized air
DE3325663C2 (en) * 1983-07-15 1985-08-22 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Axial flow through a blade grille of a gas or steam powered turbine
GB8626371D0 (en) * 1986-11-04 1987-03-18 British Aerospace Aerodynamic/hydrodynamic surfaces
US5598990A (en) * 1994-12-15 1997-02-04 University Of Kansas Center For Research Inc. Supersonic vortex generator
RU2094313C1 (en) * 1995-04-20 1997-10-27 Виктор Павлович Винокуров Lifting surface
US6820430B1 (en) * 1999-07-12 2004-11-23 Bruce A. Tassone Method and apparatus for providing evaporative cooling and power augmentation in gas turbines
GB0001399D0 (en) * 2000-01-22 2000-03-08 Rolls Royce Plc An aerofoil for an axial flow turbomachine
US7048505B2 (en) * 2002-06-21 2006-05-23 Darko Segota Method and system for regulating fluid flow over an airfoil or a hydrofoil
US6629674B1 (en) * 2002-07-24 2003-10-07 General Electric Company Method and apparatus for modulating airfoil lift
DE10237341A1 (en) * 2002-08-14 2004-02-26 Siemens Ag Finite vortex model for use in fluid flow numerical simulation, especially for modeling unsteady flows, whereby a general roll-off model is used to model the finite edge vortex
DE102005054248A1 (en) * 2005-11-15 2007-05-24 Airbus Deutschland Gmbh Braking flap for deceleration of aircraft against air-flow which surrounds aircraft, comprises many vortex edges, which resolve individual edge section into number of vortex part, are arranged at free edge
US7748958B2 (en) * 2006-12-13 2010-07-06 The Boeing Company Vortex generators on rotor blades to delay an onset of large oscillatory pitching moments and increase maximum lift
US8656957B2 (en) * 2009-09-30 2014-02-25 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Vortex generators to control boundary layer interactions
US8453445B2 (en) * 2010-04-19 2013-06-04 Honeywell International Inc. Axial turbine with parallel flow compressor
US9435537B2 (en) * 2010-11-30 2016-09-06 General Electric Company System and method for premixer wake and vortex filling for enhanced flame-holding resistance
US8820084B2 (en) * 2011-06-28 2014-09-02 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for controlling a boundary layer in a diffusing flow path of a power generating machine
US8657238B2 (en) * 2011-07-05 2014-02-25 The Boeing Company Retractable vortex generator for reducing stall speed
CN102705264A (en) * 2012-06-15 2012-10-03 美的集团有限公司 Axial flow wind wheel

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2899150A (en) * 1959-08-11 Bound vortex skin
US2800291A (en) * 1950-10-24 1957-07-23 Stephens Arthur Veryan Solid boundary surface for contact with a relatively moving fluid medium
US3779199A (en) * 1969-09-25 1973-12-18 R Mayer Boundary layer control means
US4434957A (en) * 1982-03-30 1984-03-06 Rolls-Royce Incorporated Low drag surface
US4664345A (en) * 1983-11-24 1987-05-12 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung Method for stabilizing laminar separated boundary layers
US5088665A (en) * 1989-10-31 1992-02-18 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Serrated trailing edges for improving lift and drag characteristics of lifting surfaces
US4984626A (en) * 1989-11-24 1991-01-15 Carrier Corporation Embossed vortex generator enhanced plate fin
US20100266385A1 (en) * 2007-01-17 2010-10-21 Praisner Thomas J Separation resistant aerodynamic article
JP2008215233A (en) * 2007-03-06 2008-09-18 Ihi Corp Cooling turbine blade
US20090020652A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-22 Cessna Aircraft Company Wing leading edge having vortex generators
JP2010019259A (en) * 2008-07-10 2010-01-28 General Electric Co <Ge> Method and apparatus for providing film cooling to turbine component
US20110182746A1 (en) * 2008-07-19 2011-07-28 Mtu Aero Engines Gmbh Blade for a turbo device with a vortex-generator
US20110006165A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 Peter Ireland Application of conformal sub boundary layer vortex generators to a foil or aero/ hydrodynamic surface
JP2011163123A (en) * 2010-02-04 2011-08-25 Ihi Corp Turbine moving blade
US20110315248A1 (en) * 2010-06-01 2011-12-29 Simpson Roger L Low drag asymmetric tetrahedral vortex generators
US20120076653A1 (en) * 2010-09-28 2012-03-29 Beeck Alexander R Turbine blade tip with vortex generators

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018139049A1 (en) * 2017-01-24 2018-08-02 株式会社日立製作所 Fluid device
JPWO2018139049A1 (en) * 2017-01-24 2019-11-07 株式会社日立製作所 Fluid equipment
ES2767024A1 (en) * 2018-12-14 2020-06-15 Univ Sevilla VORTICAL GENERATING DEVICE IN CHANNELS OR DUCTS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
WO2020120818A1 (en) * 2018-12-14 2020-06-18 Universidad De Sevilla Device for generating vortices in channels or pipes

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014114988A1 (en) 2014-07-31
RU2642203C2 (en) 2018-01-24
NZ710406A (en) 2017-11-24
CA2899238A1 (en) 2014-07-31
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EP2948369A4 (en) 2017-01-18
EP2948369A1 (en) 2015-12-02
BR112015017808A2 (en) 2017-07-11
AU2013375126A1 (en) 2015-08-13
CN105307931A (en) 2016-02-03

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