JP2710729B2 - Axial turbine blades - Google Patents

Axial turbine blades

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JP2710729B2
JP2710729B2 JP4156585A JP15658592A JP2710729B2 JP 2710729 B2 JP2710729 B2 JP 2710729B2 JP 4156585 A JP4156585 A JP 4156585A JP 15658592 A JP15658592 A JP 15658592A JP 2710729 B2 JP2710729 B2 JP 2710729B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、軸流タービンの動翼に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an axial flow turbine blade.

【0002】[0002]

【従来の技術】軸流タービンの動翼は多種多様である。
これは、軸流タービンの動翼が熱流体及び構造全体の設
計上から調和のとれたものになるように、タービンメー
カの設計概念に基づいて決定されているからであり、そ
の設計指針は、極めて自由度の大きいものである。
2. Description of the Related Art The blades of an axial flow turbine are of a wide variety.
This is because the blades of the axial flow turbine are determined based on the design concept of the turbine manufacturer so that the blades of the axial flow turbine are harmonized with the design of the thermal fluid and the entire structure. It is extremely flexible.

【0003】従来技術に関する公知例のうち、最近の具
体例として、VGB Kraftwerkstech(1988)に記載のも
のがあり、これには、軸流タービンの動翼の設計指針
を、熱流体力学的と強度・振動力学的との各条件から決
定していることが述べられている。
[0003] Among the known examples of the prior art, a recent specific example is described in VGB Kraftwerkstech (1988), which includes design guidelines for the blade of an axial flow turbine, including thermo-hydrodynamics and strength.・ It is stated that it is determined from each condition of vibration dynamics.

【0004】次に、従来の軸流タービンの動翼を図6〜
図11により説明する。
Next, a moving blade of a conventional axial turbine is shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0005】図6は従来例の軸流タービンの動翼形状の
説明図、図7は従来例の翼長方向各位置の翼形の説明
図、図8は従来例の翼列の構成に関する説明図、図9は
従来例の翼入口角と翼出口角の説明図、図10は従来例
の根元部と先端部の各翼列の説明図、図11は従来例の
翼形損失係数の説明図であり、1は翼形、2は前縁、3
は後縁、5は背側、6は流路入口、7は流路出口、8は
腹側の翼後縁端、9は流線、11ははく離領域、12は
翼形部、Bは翼の前縁部と後縁部との翼列軸方向寸法、
Sはスロート寸法、tは翼ピッチ、Wは翼幅、βmは翼
入口角、Hは翼長、Lは結合構造部長さ、γmは翼出口
角、Cは弦長、θは翼の転向角を示している。
FIG. 6 is an explanatory view of a blade shape of a conventional axial flow turbine, FIG. 7 is an explanatory view of a blade shape at each position in a blade length direction of a conventional example, and FIG. 9 and FIG. 9 are explanatory diagrams of the blade inlet angle and the blade outlet angle of the conventional example, FIG. 10 is a diagram of each blade row at the root portion and the tip portion of the conventional example, and FIG. 11 is a description of the airfoil loss coefficient of the conventional example. In the figure, 1 is an airfoil, 2 is a leading edge, 3
Is a trailing edge, 5 is a dorsal side, 6 is a flow passage inlet, 7 is a flow passage outlet, 8 is a trailing edge of a ventral blade, 9 is a streamline, 11 is a separation area, 12 is an airfoil, and B is a wing. Axial dimension of the leading and trailing edges of the
S is the throat size, t is the blade pitch, W is the blade width, βm is the blade inlet angle, H is the blade length, L is the length of the coupling structure, γm is the blade outlet angle, C is the chord length, and θ is the blade turning angle. Is shown.

【0006】図6に、タービン軸周りの全周に設置され
ている動翼から、隣接する2本だけを取り出したものを
示す。動翼は、流体の流路である翼形部12と、タービ
ン軸との結合構造部13とが一体となって形成されてい
るものであり、隣接する動翼の設置間隔は、翼ピッチt
で表わされている。
FIG. 6 shows only two adjacent blades taken out of rotor blades installed on the entire circumference around the turbine axis. The moving blade is formed by integrally forming an airfoil portion 12 as a fluid flow path and a coupling structure portion 13 with a turbine shaft, and an interval between adjacent moving blades is a blade pitch t.
Is represented by

【0007】図7に動翼の翼長方向各位置の翼形1を示
す。図7の(a)には先端部、図7の(b)には中央部、図
7の(c)にはタービン軸との結合構造部13をも含めた
根元部における各翼形1を、それぞれ示している。
FIG. 7 shows an airfoil 1 at each position in the blade length direction of the rotor blade. 7 (a) shows the tip, FIG. 7 (b) shows the center, and FIG. 7 (c) shows each airfoil 1 at the root including the coupling structure 13 with the turbine shaft. , Respectively.

【0008】動翼は、タービン軸中心から扇形状に設置
されるため、動翼の根元部から先端部に向かうにつれ
て、翼ピッチtは大きくなっている。
Since the moving blades are installed in a fan shape from the center of the turbine shaft, the blade pitch t increases from the root to the tip of the moving blade.

【0009】図8に翼列構成に必要な基本的な諸元を示
す。すなわち、翼形1は、翼幅W、弦長C、翼入口角β
m及び翼出口角γmなどにより規定されている。また、隣
接する翼型1間の流路、すなわち翼形1が並列して構成
される翼列間の流路には、流路入口6と流路出口7とを
有し、流路の最狭部は、腹側の翼後縁端8と、それと対
面する隣接する翼形1の背側5との幾何学的な関係か
ら、スロート寸法Sにより決定されている。
FIG. 8 shows basic specifications required for the cascade configuration. That is, the airfoil 1 has a blade width W, a chord length C, and a blade entrance angle β.
m and the blade exit angle γm. The flow path between the adjacent airfoils 1, that is, the flow path between the cascades in which the airfoils 1 are arranged in parallel, has a flow path inlet 6 and a flow path outlet 7. The narrow portion is determined by the throat size S from the geometric relationship between the ventral wing trailing edge 8 and the backside 5 of the adjacent airfoil 1 facing it.

【0010】上記のような翼形及び翼列の構成は、前述
したように、熱流体設計と強度設計とから決定されるも
のであり、熱流体設計上からは、翼入口角βm及び翼出
口角γmが決定される。これらの角度は、図9に示すよ
うに、翼の高さ、すなわち動翼の半径方向の位置によっ
て異なるものであり、一般的には、熱流体設計から決定
される流体の流れ方向の角度と一致したものとなってい
る。
As described above, the configuration of the airfoil and the cascade are determined from the thermal fluid design and the strength design. From the viewpoint of the thermal fluid design, the blade inlet angle βm and the blade outlet The angle γm is determined. These angles differ depending on the blade height, that is, the radial position of the moving blade, as shown in FIG. 9. In general, the angles in the flow direction of the fluid determined from the thermal fluid design are different from those in the flow direction. It is a match.

【0011】一方、強度設計上では、流体からの作用
力、及び遠心力に耐えることができる翼断面積が決定さ
れている。この場合、発生応力は翼形の根元部ほど大き
く、先端部では小さくなるので、翼断面積を根元部で最
も大きく、先端部になるにつれて次第に小さくしてい
る。この設計方針により、翼幅W及び弦長Cが決定され
ている。
On the other hand, in the strength design, the blade cross-sectional area that can withstand the acting force from the fluid and the centrifugal force is determined. In this case, the generated stress is larger at the root of the airfoil and becomes smaller at the tip, so that the blade cross-sectional area is the largest at the root, and is gradually reduced toward the tip. The wing width W and the chord length C are determined by this design policy.

【0012】更に、タービン軸と連結する動翼の結合構
造部が、強度上、十分な形状であるように翼列ピッチt
が決定されている。更に、翼列間を通過する流量が所定
値を満足するように、スロート寸法Sとピッチtとの比
が設定されている。
Further, the cascade pitch t is adjusted so that the coupling structure of the rotor blade connected to the turbine shaft has a sufficient shape in terms of strength.
Has been determined. Further, the ratio between the throat size S and the pitch t is set so that the flow rate passing between the cascades satisfies a predetermined value.

【0013】上記のような設計指針で決定された翼形及
び翼列の構成例を図10に示す。図10の(a)は根元
部、図10の(b)は先端部の各場合である。両者を比
較すると、根元部よりも先端部でβm、t及びSは大き
く、転向角θは小さくなっている。このような翼形1が
根元部から先端部まで連続的に変化するように動翼が構
成されている。
FIG. 10 shows a configuration example of the airfoil and cascade determined by the above design guidelines. 10A shows the case of the root portion, and FIG. 10B shows the case of the tip portion. Comparing the two, βm, t, and S are larger and the turning angle θ is smaller at the tip portion than at the root portion. The blade is configured such that the airfoil 1 changes continuously from the root to the tip.

【0014】図10の(a)に示すような翼入口角βm
が小さい翼形1に関しては、翼列を構成する翼ピッチt
と弦長Cとの比(=t/C)によって、翼形損失係数
が、図11に示すような特性になることが、Ainley 等
によって記述されており、最適t/Cは図11における
点線(最小値)のように、翼入口角βmによって変化す
ることが示されている。
The blade entrance angle βm as shown in FIG.
Is smaller, the blade pitch t constituting the cascade
It has been described by Ainley et al. That the airfoil loss coefficient has a characteristic as shown in FIG. 11 depending on the ratio of the airfoil shape and the chord length C (= t / C). (Minimum value), it is shown that it changes depending on the blade entrance angle βm.

【0015】なお、図11におけるβmは、(βm)1>(β
m)2>(βm)3>(βm)4の関係にあり、かつ(βm)1=50
°の場合である。したがって、図10の(a)に示す根
元部の翼型に適用されるものである。
Note that βm in FIG. 11 is (βm) 1 > (β
m) 2 > (βm) 3 > (βm) 4 and (βm) 1 = 50
°. Therefore, the present invention is applied to the root-shaped airfoil shown in FIG.

【0016】また、Bammert等により各種の翼列構成に
関する試験結果が述べられており、翼形の厚さ、及び翼
入口角βmと流入角との相違による翼形損失特性の変化
が示されている。
Further, Bammert et al. Describe test results on various cascade configurations, and show changes in airfoil loss characteristics due to differences in airfoil thickness and blade inlet angle βm and inlet angle. I have.

【0017】また、図10の(a)に示すような翼入口
角βm及び翼ピッチtが小さく、転向角θが大きい翼列
に関して、比較的良好な性能の得られる設計法が、A.
Uenishi:ASME,71-GT-34に開示されてい
る。
[0017] Further, for a cascade having a small blade entrance angle βm and a small blade pitch t and a large turning angle θ as shown in FIG.
Uenishi: disclosed in ASME, 71-GT-34.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかし、翼長の中央部
より先端側において、図10の(b)に示すような、翼
入口角βmが90[度]より大きい場合は、強度振動的な
制約が大きな要因となることが多く、翼列の高性能化に
関しては未解決な技術が残されている。
However, when the blade entrance angle βm is larger than 90 [degrees] as shown in FIG. Restrictions are often a major factor, and unresolved techniques remain for high-performance cascades.

【0019】本発明は、これまでに述べた従来技術にお
いて、熱流体的な設計条件である、翼入口角βm、翼出
口角γm及びスロート寸法Sが満足される翼列構成にお
いて、翼長全体にわたる強度振動上の条件を満足するよ
うに設計し、翼列構成を決定することを可能にして、軸
流タービンの動翼における高性能の翼列構成を実現させ
ることを目的にしている。
The present invention provides a cascade configuration in which the blade inlet angle βm, the blade outlet angle γm and the throat dimension S, which are the thermo-hydrodynamic design conditions, are satisfied in the prior art described above. It is an object of the present invention to realize a high-performance cascade configuration of the rotor blades of an axial flow turbine by designing to satisfy the condition on the intensity vibration over a wide range, and determining the cascade configuration.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的は、次のように
して達成することができる。
The above object can be achieved as follows.

【0021】すなわち本発明は、弾性流体が流入する方
向に対応して形成される翼入口角を有する軸流タービン
の動翼において、前記翼入口角が、[90+233.4
{0.3−(B−t)/t}]度以上の範囲にある翼の
部分を、動翼の翼列のピッチをt、翼の前縁部と後縁部
との翼列軸方向寸法をBとした場合、(B−t)/t
が、0.01から0.3までの範囲となるように形成し所
期の目的を達成するようにしたものである。
That is, the present invention relates to a method in which an elastic fluid flows.
Axial Flow Turbine with Blade Entrance Angles Correspondingly Formed
The blade entrance angle is [90 + 233.4].
{0.3- (Bt) / t}] degrees
Where the pitch of the blade row of the rotor blade is t, the leading and trailing edges of the blade
Where B is the axial dimension of the cascade, and (B−t) / t
Is formed so as to be in the range of 0.01 to 0.3.
The purpose of this period is to be achieved.

【0022】また、弾性流体が流入する方向に対応して
形成される翼入口角を有する軸流タービンの動翼におい
て、前記翼入口角が、[90+233.4{0.3−(B
−t)/t}]度から180度までの範囲にある翼の部
分を、動翼の翼列のピッチをt、翼の前縁部と後縁部と
の翼列軸方向寸法をBとした場合、(B−t)/tが、
0.01から0.3までの範囲となるように形成したもの
である。
Also, corresponding to the direction in which the elastic fluid flows in,
Axial turbine turbine blades with formed blade inlet angles.
And the blade inlet angle is [90 + 233.4.0.3− (B
−t) / t}] degrees to 180 degrees
The pitch of the blade row of the rotor blade is t, and the leading edge and the trailing edge of the blade are
Assuming that the dimension in the cascade axial direction of B is B, (B−t) / t becomes
Formed to be in the range from 0.01 to 0.3
It is.

【0023】また、弾性流体が流入する方向に対応して
形成される翼入口角を有する軸流タービンの動翼におい
て、前記翼入口角をβm、動翼の翼列のピッチをt、翼
の前縁部と後縁部との翼列軸方向寸法をBとした場合、
βmと(B−t)/tとの間に次式、すなわち、
Also, corresponding to the direction in which the elastic fluid flows,
Axial turbine turbine blades with formed blade inlet angles.
The blade inlet angle is βm, the pitch of the rotor blade cascade is t,
When the dimension in the cascade axial direction of the leading edge portion and the trailing edge portion is B,
The following equation between βm and (B−t) / t:

【0024】[0024]

【数2】 βm〔度〕=90〔度〕+233.4{0.3−(B−t)/t}〔度〕…(1) の関係にある翼の部分を、(B−t)/tが、0.01
から0.3までの範囲となるように形成したものであ
る。
[Number 2] The portions of the wing in relation βm [degrees] = 90 [degrees] +233.4 {0.3- (B-t) / t} [degrees] ... ... (1), (B -t ) / T is 0.01
From 0.3 to 0.3
You.

【0025】[0025]

【作用】本発明では、まず、図12を用いて、翼列構成
に対する最適条件の有無について検討する。図12は翼
列構成例の比較に関する説明図であり、翼入口角βmが
ほぼ90度の例を示しており、図12の(a)、(b)
及び(c)は、いずれも翼ピッチt及びスロート寸法S
の各長さが同一で、強度上の条件から弦長C及び翼幅W
が異なる場合である。図12の(a)、(b)及び(c)を比
較すると、弦長Cおよび翼幅Wが相違するほかに、翼の
前縁部と後縁部との翼列軸方向寸法Bが異なっている。
According to the present invention, first, the presence or absence of an optimum condition for the cascade configuration will be examined with reference to FIG. FIG. 12 is an explanatory diagram relating to a comparison of examples of cascade configurations, showing an example in which the blade inlet angle βm is substantially 90 degrees, and FIGS. 12 (a) and 12 (b).
And (c) show the blade pitch t and the throat dimension S
Are the same length, and the string length C and the wing width W
Are different. 12 (a), (b) and (c), the chord length C and the blade width W are different, and the blade row axial dimension B is different between the leading edge and the trailing edge of the blade. ing.

【0026】すなわち、図12における、(a)ではt>
B、(b)ではt<B、及び(c)ではt≪Bとなってい
る。この場合、翼列間の流路における流動は、図13に
示すような状態になる。すなわち、図13は翼列構成と
流動との関係の説明図であり、図13の(a)、(b)及び
(c)は、それぞれ図12の(a)、(b)及び(c)に対応す
る翼列構成である。
That is, in FIG. 12A, t>
B, t <B in (b), and t (B in (c). In this case, the flow in the flow path between the cascades is in a state as shown in FIG. That is, FIG. 13 is an explanatory diagram of the relationship between the cascade configuration and the flow, and FIG.
(c) is a cascade configuration corresponding to (a), (b) and (c) of FIG. 12, respectively.

【0027】図13の(a)では、流線9の流路後半の背
面側ではく離領域11が発生し、翼列性能の劣化する流
動状況になるのに対し、図13の(b)、(c)では、はく
離領域は発生せず、正常な流動状態になる。
In FIG. 13A, a separation region 11 is generated on the back side of the latter half of the flow path of the streamline 9, resulting in a flow condition in which the cascade performance is deteriorated. On the other hand, in FIG. In (c), no separation area is generated, and a normal flow state is obtained.

【0028】すなわち、図13の(a)、(b)及び
(c)における翼列性能の優劣を比較してみると、図1
3の(a)では、はく離領域が発生して正常な流れが得ら
れない欠点があり、正常な流動状態である図13の(b)
及び(c)においても、(b)に比較して(c)では翼型が大
きく、翼面と流体との接触している距離が大きくなるた
めに、摩擦抵抗が増大する欠点を有している。これらの
ことは、図12に示すような翼列構成には最適条件のあ
ることを示唆している。
That is, comparing the superiority and the inferiority of the cascade performance in (a), (b) and (c) of FIG.
3 (a) has a drawback that a separation area occurs and a normal flow cannot be obtained, and FIG. 13 (b) shows a normal flow state.
Also, in (c), the airfoil is larger in (c) than in (b), and the contact distance between the wing surface and the fluid is longer, so that the frictional resistance is increased. I have. These facts suggest that the cascade configuration as shown in FIG. 12 has optimal conditions.

【0029】上記の検討により、軸流タービンの動翼の
翼列構成に関して、翼入口角βmが90度以上において
も、高性能の翼列構成が得られる可能性の高いことが明
らかである。
From the above examination, it is clear that the blade cascade configuration of the axial flow turbine has a high possibility of obtaining a high-performance cascade configuration even when the blade entrance angle βm is 90 ° or more.

【0030】本発明では、翼列間流路内の流れが適正化
されるように、翼ピッチと翼の前縁部と後縁部との翼列
軸方向寸法とを規正することにより、翼列性能を損うこ
となく、翼に作用する流体力を有効に利用することが可
能となった。
In the present invention, the blade pitch and the axial dimension of the leading edge and the trailing edge of the blade are adjusted so that the flow in the inter-cascade flow path is optimized. The fluid force acting on the wing can be used effectively without impairing the row performance.

【0031】すなわち、翼列を構成する翼形における翼
面圧力分布によって作用効果を示すと図14のようにな
る。図14は翼列構成と翼面圧力分布との関係の説明図
であり、図14の(a)、(b)及び(c)は、それぞれ図1
2の(a)、(b)及び(c)に対応している。
FIG. 14 shows the effect of the blade surface pressure distribution in the airfoil constituting the cascade. FIG. 14 is an explanatory diagram of the relationship between the cascade configuration and the blade surface pressure distribution, and FIGS. 14 (a), (b) and (c) show FIGS.
2, (a), (b) and (c).

【0032】図14において、腹側と背側との圧力分布
で囲まれた斜線で示す面積と翼幅Wとの積が、動翼に作
用する流体力であり、これが翼列構成によって差の生ず
ることを示している。
In FIG. 14, the product of the hatched area and the blade width W surrounded by the hatched pressure distribution on the ventral side and the back side is the fluid force acting on the moving blade. It is shown to occur.

【0033】図14の(a)の場合は、斜線で示す部分
の面積は大きいが、図12の(a)に示すように翼幅W
は小さい。一方、図14の(c)の場合は、斜線で示す
部分の面積は小さいが、図12の(c)に示すように翼
幅Wは大きい。
In the case of FIG. 14A, the area indicated by the hatched area is large, but as shown in FIG.
Is small. On the other hand, in the case of FIG. 14 (c), the area of the portion shown by oblique lines is small, but the blade width W is large as shown in FIG. 12 (c).

【0034】すなわち、動翼に作用する流体力は、この
斜線で示す部分の面積と翼幅Wの相乗積で表わされる
が、この流体力の大小のみで、翼列構成の優劣を比較す
るのは不十分であり、図13の(a)にみられた、はく
離領域の発生と、図13の(c)における摩擦抵抗の増
大とを、共に回避することが必要である。
That is, the fluid force acting on the rotor blade is represented by the product of the area of the hatched portion and the blade width W. The superiority of the cascade configuration can be compared only by the magnitude of the fluid force. Is not sufficient, and it is necessary to avoid both the occurrence of the peeling region shown in FIG. 13A and the increase in the frictional resistance shown in FIG. 13C.

【0035】本発明では、図13の(b)に示すよう
な、適正な翼列の構成ができることにより、翼列の高性
能化が可能となった。
According to the present invention, the configuration of the blade cascade as shown in FIG. 13B can be improved, thereby improving the performance of the blade cascade.

【0036】[0036]

【実施例】本発明の実施例を、図1〜図5を用いて説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0037】図1は本発明の実施例と従来例における各
翼列の説明図、図2は本発明の実施例と従来例における
流れの説明図、図3は本発明の実施例と従来例における
翼形圧力係数の説明図、図4は本発明の実施例の翼形損
失係数の説明図、図5は本発明の実施例の最適翼形構成
に関する説明図であり、4は腹側、10は膨張波、δは
流線の偏向角を示しており、そのほかは前出の符号であ
る。また、B−t=△tである(B、t共に前出)。
FIG. 1 is an explanatory view of each cascade in the embodiment of the present invention and the conventional example, FIG. 2 is an explanatory view of the flow in the embodiment of the present invention and the conventional example, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention and the conventional example. FIG. 4 is an explanatory diagram of an airfoil loss coefficient of the embodiment of the present invention, FIG. 5 is an explanatory diagram of an optimum airfoil configuration of the embodiment of the present invention, and 4 is a ventral side. Numeral 10 denotes an expansion wave, δ denotes a deflection angle of a streamline, and others are the above-mentioned symbols. Bt = −t (B and t are both described above).

【0038】図1の(a)は、本発明の実施例であり、図
1の(b)は従来例である。ここでは翼入口角βm>90
度の場合を例にとり、両例を比較して説明する。
FIG. 1A shows an embodiment of the present invention, and FIG. 1B shows a conventional example. Here, the blade entrance angle βm> 90
The case of the degree will be taken as an example, and the two examples will be compared and described.

【0039】図1の(a)と(b)とでは、翼入口角βmと
翼幅Wとが共に等しく、S/tがほぼ同一の翼列構成条
件を示している。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) show the cascade configuration conditions in which the blade entrance angle βm and the blade width W are both equal and the S / t is almost the same.

【0040】両例では、翼の前縁部と後縁部との間の翼
列軸方向寸法Bと、翼ピッチtとが相違しており、本実
施例である図1の(a)ではt<B、従来例でt>Bとな
っている。
In both examples, the dimension B in the blade row axial direction between the leading edge and the trailing edge of the blade is different from the blade pitch t, and in this embodiment, FIG. t <B, and t> B in the conventional example.

【0041】したがって、熱流体的設計条件である入口
角βm、及びスロート寸法/翼ピッチ(=S/t)を同一
とした場合でも、翼列構成が相違し、翼列性能に差違が
生ずる結果となる。これは翼列内における流れの状況を
比較することによって明らかになる。
Therefore, even when the inlet angle βm and the throat size / blade pitch (= S / t), which are the thermal fluid design conditions, are the same, the cascade configuration is different and the cascade performance is different. Becomes This becomes apparent by comparing the flow conditions in the cascade.

【0042】図2は図1に示した翼列における流れの状
態を示しているが、図2の(a)、(b)は、図1の(a)、
(b)にそれぞれ対応している。図2の(a)は、本実施例
の翼列の構成条件であるt<Bの場合であり、流線9は
翼間流路形状に沿ったスムーズな状態であるが、図2の
(b)に示すt>Bの条件の場合は、流線9がスロート寸
法Sの下流において偏向し、はく離領域11が発生して
翼列性能を大幅に低下させる。
FIG. 2 shows the state of the flow in the cascade shown in FIG. 1. FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the flow states in FIG.
(b) respectively. FIG. 2A shows a case where t <B, which is a configuration condition of the cascade of the present embodiment, and the streamline 9 is in a smooth state along the inter-blade flow path shape.
In the case of the condition t> B shown in (b), the streamline 9 is deflected downstream of the throat size S, and the separation region 11 is generated, which greatly reduces the cascade performance.

【0043】このような流動状況を翼面の圧力分布で比
較すると図3のようになり、本実施例の場合には腹側、
背側とも比較的良好な加速状態であるのに対して、図2
の(b)に示す従来例では、背側の入口部で急激に圧力が
低下して加速流となり、その後は圧力が低下せずはく離
領域が発生して、流体の粘性の影響が増大し、翼形損失
が増加することを示している。
FIG. 3 shows a comparison of such a flow condition with the pressure distribution on the wing surface.
While the back side is in a relatively good acceleration state, FIG.
In the conventional example shown in (b), the pressure suddenly drops at the inlet on the back side to become an accelerating flow, after which a separation region occurs without a decrease in pressure, and the influence of the viscosity of the fluid increases, This shows that the airfoil loss increases.

【0044】このような従来例における翼間流れの状況
は、スロート寸法Sの部分で音速に達し、その下流で超
音速になるような熱流体設計条件においても顕著な影響
を与えるものであり、腹側の翼後縁端8の圧力低下が急
激なためにプラントル・マイヤー関数の関係による膨張
波10の領域(図2に破線で示す。)が広くなり、図2の
(b)に示した流線の偏向角δとはく離領域11が大きく
なって、翼列性能を著しく低下させる結果となる。
Such a state of the flow between the blades in the conventional example has a remarkable effect even in the thermal fluid design condition in which the speed reaches the sonic speed in the portion of the throat size S and becomes supersonic downstream thereof. Since the pressure drop at the trailing edge 8 of the ventral wing is sharp, the region of the expansion wave 10 (shown by a broken line in FIG. 2) due to the relationship of the Prandtl-Meyer function is widened.
The deflection angle δ of the streamline shown in (b) and the separation area 11 become large, resulting in a significant decrease in the cascade performance.

【0045】すなわち、本実施例における、図1に示し
たt<Bの条件を満足するように翼列を構成することに
よって高性能化が達成される。この関係を具体的に示し
たのが図4である。図4において、縦軸は翼列の性能を
示す翼形損失係数であり、横軸はΔt/tを示してい
る。ただし、Δt=B−tである。
That is, in the present embodiment, high performance is achieved by configuring the cascade so as to satisfy the condition of t <B shown in FIG. FIG. 4 specifically shows this relationship. In FIG. 4, the vertical axis represents the airfoil loss coefficient indicating the performance of the cascade, and the horizontal axis represents Δt / t. Here, Δt = B−t.

【0046】また、図中の3本の翼入口角βm、すなわ
ち(βm)1、(βm)2及び(βm)3の曲線は、(βm)1>(βm)2
>(βm)3の場合であるが、翼入口角βmによって翼形損
失係数の特性の相違することを示すものであり、いずれ
の翼入口角βmにおいても上に凹となり、最小翼形損失
係数は、翼入口角βmが大きいほど小さく、Δt/tの
値は小さいほうに移行する特性を有している。
Also, the curves of the three blade entrance angles βm, ie, (βm) 1 , (βm) 2 and (βm) 3 in the figure are (βm) 1 > (βm) 2
> (Βm) 3 , but shows that the characteristics of the airfoil loss coefficient differ depending on the blade inlet angle βm. Has the characteristic that the larger the blade entrance angle βm, the smaller the value, and the value of Δt / t shifts to the smaller one.

【0047】最小翼形損失係数が最小値となるときのΔ
t/tをΔt/tの最適値、すなわち(Δt/t)0とし
て、(Δt/t)0と翼入口角βmとの関係で示すと、図5
のようになり、本実施例の範囲である翼入口角βmが9
0[度]以上では、(Δt/t)0が0.01〜0.30
の範囲にあって、翼入口角βmが90°よりも大きくな
るにつれて、(Δt/t)0の値は小さくなる。更に具体
的には、図5の最適線は、
Δ at which the minimum airfoil loss coefficient reaches a minimum value
optimal value of the t / t Δt / t, i.e. as (Δt / t) 0, if indicated by the relationship between the (Δt / t) 0 and blade inlet angle .beta.m, 5
And the blade entrance angle βm in the range of the present embodiment is 9
Above 0 [degree], (Δt / t) 0 is 0.01 to 0.30
And the value of (Δt / t) 0 decreases as the blade entrance angle βm becomes larger than 90 °. More specifically, the optimal line in FIG.

【0048】[0048]

【数3】 βm[度]=90[度]+233.4{0.3−(B−t)/t}[度]……(1) の関係にある。Βm [degree] = 90 [degree] +233.4 {0.3− (B−t) / t} [degree] (1)

【0049】また、図4に示した翼形損失係数の特徴に
おいて、翼入口角βmが大きいほど、Δt/tの大きい
値における損失係数の増加量が少なくなることから、Δ
t/tの適用範囲が広くなる。
In the characteristic of the airfoil loss coefficient shown in FIG. 4, the larger the blade entrance angle βm, the smaller the increase of the loss coefficient at a large value of Δt / t.
The application range of t / t is widened.

【0050】しかし、Δt/t<0の範囲では、前述し
たように、翼列流路内に正常でない流れが発生するため
に、実用可能な範囲は図5の適用範囲になる。この適用
範囲としては、実質的な本発明の効果が得られるΔt/
tの範囲を0.01〜0.3とし、また各Δt/tに対す
る翼入口角の適用範囲は、(1)式で示される最適線上
の翼入口角βmから、180[度]までの大きい範囲に規
定される。
However, in the range of Δt / t <0, as described above, an abnormal flow is generated in the cascade flow path, so that the practical range is the applicable range in FIG. The applicable range is Δt / at which a substantial effect of the present invention can be obtained.
The range of t is 0.01 to 0.3, and the applicable range of the blade entrance angle for each Δt / t is a large range from the blade entrance angle βm on the optimal line shown by the equation (1) to 180 [degrees]. Specified in the range.

【0051】なお、本実施例では、翼列性能を20〜4
0%向上させることができた。
In this embodiment, the cascade performance is 20 to 4
0% could be improved.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明によれば、軸流タービンにおい
て、翼ピッチと、動翼の前縁と後縁との翼列軸方向寸法
を最適化することによって、動翼間の流路を良くし、翼
列の高性能化を図ることができる。これは、特に翼入口
角が90度以上の翼列構成において効果的であり、翼列
性能を20〜40%向上させることができる。
According to the present invention, in the axial flow turbine, the flow path between the moving blades can be improved by optimizing the blade pitch and the axial dimension of the leading edge and the trailing edge of the moving blade. Thus, the performance of the cascade can be improved. This is particularly effective in a cascade configuration in which the blade entrance angle is 90 degrees or more, and can improve the cascade performance by 20 to 40%.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例と従来例における各翼列の説明
図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of each cascade in an embodiment of the present invention and a conventional example.

【図2】本発明の実施例と従来例における流れの説明図
である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a flow in an embodiment of the present invention and a conventional example.

【図3】本発明の実施例と従来例における翼型圧力係数
の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an airfoil pressure coefficient according to an embodiment of the present invention and a conventional example.

【図4】本発明の実施例の翼型損失係数の説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an airfoil loss coefficient according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例の最適翼型構成に関する説明図
である。
FIG. 5 is an explanatory diagram relating to an optimal airfoil configuration according to the embodiment of the present invention.

【図6】従来例の軸流タービンの動翼形状の説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory view of a rotor blade shape of a conventional axial flow turbine.

【図7】従来例の翼長方向各位置の翼形の説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an airfoil at each position in a blade length direction in a conventional example.

【図8】従来例の翼列の構成に関する説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram relating to a configuration of a conventional cascade.

【図9】従来例の翼入口角と翼出口角の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a blade inlet angle and a blade outlet angle of a conventional example.

【図10】従来例の根元部と先端部の各翼列の説明図で
ある。
FIG. 10 is an explanatory view of each cascade of a root portion and a tip portion in a conventional example.

【図11】従来例の翼形損失係数の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a conventional airfoil loss coefficient.

【図12】翼列構成例の比較に関する説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram related to a comparison of cascade configuration examples.

【図13】翼列構成と流動状況との関係の説明図であ
る。
FIG. 13 is an explanatory diagram of a relationship between a cascade configuration and a flow state.

【図14】翼列構成と翼面圧力分布との関係の説明図で
ある。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a relationship between a cascade configuration and a blade surface pressure distribution.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12…翼形部、βm…翼入口角、t…翼ピッチ、B…翼
の前縁部と後縁部との翼列軸方向寸法。
12: airfoil, βm: blade entrance angle, t: blade pitch, B: axial dimension of the leading edge and trailing edge of the blade.

フロントページの続き (72)発明者 山崎 義昭 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−105503(JP,A) 特開 昭51−145008(JP,A) 特開 昭52−133402(JP,A) 米国特許3795462(US,A)Continuation of the front page (72) Inventor Yoshiaki Yamazaki 502, Kandachicho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-57-105503 (JP, A) JP-A-51-145008 (JP) JP-A-52-133402 (JP, A) U.S. Pat. No. 3,975,462 (US, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 弾性流体が流入する方向に対応して形成
される翼入口角を有する軸流タービンの動翼において、前記翼入口角が、[90+233.4{0.3−(B−
t)/t}]度以上の範囲にある翼の部分を、動翼の翼
列のピッチをt、翼の前縁部と後縁部との翼列軸方向寸
法をBとした場合、(B−t)/tが、0.01から0.
3までの範囲となるように形成したこ とを特徴とする軸
流タービンの動翼。
1. A blade of an axial flow turbine having a blade inlet angle formed corresponding to a direction in which an elastic fluid flows, wherein the blade inlet angle is [90 + 233.4 {0.3- (B−
t) / t}] degree or more,
The row pitch is t, the dimension in the cascade axial direction between the leading edge and the trailing edge of the blade.
When the method is B, (B−t) / t is 0.01 to 0.1.
Rotor blades of an axial flow turbine, wherein the forming the this to be in the range of up to 3.
【請求項2】 弾性流体が流入する方向に対応して形成
される翼入口角を有する軸流タービンの動翼において、前記翼入口角が、[90+233.4{0.3−(B−
t)/t}]度から180度までの範囲にある翼の部分
を、動翼の翼列のピッチをt、翼の前縁部と後縁部との
翼列軸方向寸法をBとした場合、(B−t)/tが、
0.01から0.3までの範囲となるように形成したこ
を特徴とする軸流タービンの動翼。
2. A blade of an axial flow turbine having a blade inlet angle formed corresponding to a direction in which an elastic fluid flows, wherein the blade inlet angle is [90 + 233.4 {0.3- (B−
t) / t}] degrees to 180 degrees
The pitch of the blade row of the rotor blade is t, the leading edge and the trailing edge of the blade
Assuming that the dimension in the cascade axial direction is B, (B−t) / t is
Rotor blades of an axial flow turbine, characterized that you formed to be in the range from 0.01 to 0.3.
【請求項3】 弾性流体が流入する方向に対応して形成
される翼入口角を有する軸流タービンの動翼において、前記翼入口角をβm、動翼の翼列のピッチをt、翼の前
縁部と後縁部との翼列軸方向寸法をBとした場合、βm
と(B−t)/tとの間に次式、すなわち、 【数1】 βm〔度〕=90〔度〕+233.4{0.3−(B−t)/t}〔度〕 の関係にある翼の部分を、(B−t)/tが、0.01
から0.3までの範囲となるように形成したこ とを特徴
とする軸流タービンの動翼。
3. A blade of an axial flow turbine having a blade inlet angle formed corresponding to a direction in which an elastic fluid flows, wherein the blade inlet angle is βm, the pitch of the blade cascade is t, and Before
When the dimension in the blade axis direction between the edge and the trailing edge is B, βm
The following equation between the (B-t) / t, ie, ## EQU1 ## βm [degrees] = 90 [degrees] +233.4 {0.3- (B-t) / t} of [degrees] The part of the wing in the relationship is defined as (Bt) / t is 0.01
Rotor blades of an axial flow turbine, characterized that you was formed to have a range of up to 0.3 from.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3795462A (en) 1971-08-09 1974-03-05 Westinghouse Electric Corp Vibration dampening for long twisted turbine blades

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2524250A1 (en) * 1975-05-31 1976-12-02 Maschf Augsburg Nuernberg Ag LARGE CIRCLING SPEED FOR THERMAL, AXIAL-FLOW TURBO MACHINES
JPS52133402A (en) * 1976-05-04 1977-11-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Vane structure of rotary machine
US4431376A (en) * 1980-10-27 1984-02-14 United Technologies Corporation Airfoil shape for arrays of airfoils

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3795462A (en) 1971-08-09 1974-03-05 Westinghouse Electric Corp Vibration dampening for long twisted turbine blades

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6887042B2 (en) 2001-01-12 2005-05-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Blade structure in a gas turbine
US7229248B2 (en) 2001-01-12 2007-06-12 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Blade structure in a gas turbine

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