JP7266610B2 - 鋸歯状プロファイルを有する流れ分離スラットを有する、ターボ機械 - Google Patents
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Description
ファン下流の空気流を一次流れと二次流れとに分離するための、スラットを有する環状分離壁であって、スラットが前縁部を有する、環状分離壁と、
一次流れを案内するための第1のガイドベーン(IGV)と、
二次流れを案内するための第2のガイドベーン(OGV)と、
を備えたターボ機械に関する。
前縁部の延長の方向に沿って、それ自体が連続する基本の幾何学形状(このため、この幾何学形状のプロファイルは、周期的法則に従う)であって、前記方向に沿う2つの連続する基本の幾何学形状の2つの同一の波形が、その波形間に、前記方向に沿って距離λ(m)を有する、基本の幾何学形状と、
前記方向に対して垂直な、最大振幅h(m)と、
を画定し、かつ、以下の基準、
a)最大振幅が、
u’i(m/s)を、方向iにおける、ファンと第1のガイドベーン(5、IGV)との間の空気流の速度、
rを、k方向におけるファンの後流の2つのポイント間の距離(m)とし、
b)前記距離(λ)(すなわち、2つの連続する歯の間の周期性または間隔)が、以下の関係、
e<λ≦d-e
ここでd/λ≠1,2,3・・・
を尊重し、
eを、ファンのブレードの下流のファンによって生成される(空気流の)後流の損失を規定する幅(m)であって、前記幅が、最大乱流運動エネルギK_maxの半分が生成される空気流の対応する部分、このため、前記後流内において見られるポイントにおいて計算され、eが、
dを、周方向に連続する2つのファンブレード間の間隔(m)(図13を参照されたい)とすることと、
c)鋸歯状プロファイルの前縁部の長さに沿う、基本の幾何学形状の、歯、凹部、または繰り返し周期の数が、第1のガイドベーン(IGV)の数の40%以下であることと、
の規準a)、規準b)、規準c)の少なくとも1つを満たす、波形を与える鋸歯を有するプロファイルを考慮することが提案されている。
寸法のパラメータ(振幅、距離、速度など)は、SI単位系(国際単位系)で考慮され、
「40%以内」との許容範囲は、必要であれば、10%以内に低減される場合がある。このことは、前記波状の前縁部のスラットにより、前部ファンの一定の回転速度において、発散されるノイズがさらに低減されることに繋がる。
1に等しい場合、これらは「X」方向(ターボ機械の全体軸の方向)に対応し、
2に等しい場合、これらは「Y」方向(周方向)に対応する
ことに留意されたい。このため、スラット16の前縁部の延長の方向(図2または図13のL)は、周方向「Y」、または、図13の
ファンが、前記全体軸(X)周りに所定の方向に回転するように構成されており、それにより、ファンの下流の空気流が、前記全体軸(X)に対し、ほぼ斜めに向けられているようになっており、
歯が、このため、前記全体軸(X)周りに周方向に、ファンの下流の空気流のほぼ斜めの向きに向けて傾けられて、ほぼこの斜めの向きに面することができる。
a)前記第2のガイドベーン(IGV)が、全体で平均キャンバーラインを有し、歯の少なくともいくつかが、これらIGVの平均キャンバーラインに対し、ほぼ接線方向に、前記全体軸(X)周りに周方向に向けられており、接線に関し、IGVの前縁部において、ターボ機械の全体軸(X)の方向に対して、ゼロではない角度(β)を形成することが可能であること、および/または、
b)前記全体軸(X)の方向において、鋸歯状プロファイルの凹部の底部が、これら底部の少なくともいくつかにおいて、前記全体軸(X)に交差する第1の表面に属し、この第1の表面が、第2のガイドベーン(IGV)の前縁部の少なくともいくつかが属する、前記全体軸(X)に交差する第2の表面よりもさらに下流または上流に配置されていることが、同様に提案されている。
乱流の積分スケールから、鋸歯の波長λと振幅hとを概算することが提案されている。
前縁部164(図2および図3)の延長の方向(L)に沿って、それ自体が繰り返される基本の幾何学形状であって、2つの同一(または、2つの連続した歯の幾何学形状がわずかに変化している場合、+/-15%まで、おおよそ同一)である、2つの連続した基本の幾何学形状の波形、例えば、図5および図6の符号34、36などが、前記方向Lに沿って、その波形間に、この方向に距離λ(m)を有する、基本の幾何学形状と、
この方向Lに対して垂直な、最大振幅h(m)と、
を規定する波形を提供することを考慮することになる。
λ=λ1+λ2
となる。
では、
u’i(m/s)を、方向iにおける、ファン14とガイドベーンIGV24との間の空気流の速度、
rを、k方向におけるファンの後流の2つのポイント間の距離(m)、
したがって、同時に、個別化された後流38によって影響される前縁部164の凹部32の数を低減することが提案されている。このため、図13により、我々は、空気流38の強度(または割合)Iの最大レベル(ゾーンIm)がファン14の各ブレード140の、後流にあることを見ることが可能である。これら最大レベルは、スラット16からの音響放射の振幅に直接関連している。
λ>e
によって与えられ、ここでeは、ブレード140とほぼ連続している、ブレード140下流の、ファンによって発生する空気流38の後流の幅に対応する(図13参照)。この局所的な後流の幅は、図12に示すように、スラット16の前縁部164に面している、このブレードの後流において、最大の乱流の運動エネルギKmaxの半分が見られるポイントにおいて計算される。この値eは、テストデータから、または、
e<λ≦d-e
ここでd/λ≠1,2,3・・・
が提案されている。したがって、
eは、ブレード140の下流でファンによって生成される乱流の空気流38(技術用語では「ファン後流」と呼ばれる)の幅(m)であって、前記幅が、最大の乱流の運動エネルギK_maxの半分が、好ましくは、図13を参考とするスラットの前縁部に面する(または近接する)、生成される空気流の対応する部分において見られるポイントにおいて計算される、幅(m)であり、eは、
通常、流れ38は、歯30の頂部において前縁部164をバイパスし、凹部32の底部の近位で加速する。図9から図11に示される流れのラインを参照されたい。
Claims (7)
- 空気流が上流から下流に、内部を流れることができる前部ファン(14)を有するターボ機械であって、ターボ機械が、全体軸(X)を有し、この軸周りに、前部ファンが回転することができ、前部ファンが回転する際に、前部ファンが下流に後流を生成し、ターボ機械が、
ファン(14)の下流の空気流を一次流れ(Fp)と二次流れ(Fs)とに分離するための、スラット(16)を有する環状分離壁(160)であって、スラット(16)が前縁部を有する、環状分離壁(160)と、
一次流れを案内するための第1のガイドベーン(IGV24)と、
二次流れを案内するための第2のガイドベーン(OGV26)と、を備え、
環状分離壁(160)のスラット(16)の前縁部が、連続した歯(30)と波状の凹部(32)とを有する鋸歯状プロファイル(28)を有し、
前縁部の延長の方向(L)に沿って繰り返される、基本の幾何学形状であって、前記方向(L)に沿う2つの連続する基本の幾何学形状(34、36)の2つの同一の波形が、その波形間に、前記方向に沿って距離(λ)を有する、基本の幾何学形状と、
前記方向(L)に対して垂直な最大振幅(h)であって、この方向(L)に沿って、前縁部が長さを有する最大振幅(h)と、
を規定し、かつ、以下の基準、
a)最大振幅(h)が、
u’iを、方向iにおける、前部ファン(14)と第1のガイドベーン(24、IGV)との間の空気流(38)の速度、
rを、k方向における前部ファン(14)の後流の2つのポイント間の距離とし、
b)前記距離(λ)が、以下の関係、
e<λ≦d-e
ここでd/λ≠1,2,3・・・
を尊重し、eを、前部ファン(14)のブレード(140)の内の1つの後流内の、前部ファン(14)によって生成される空気流(28)の幅であって、前記幅が、前記後流によって生成された、最大の乱流の運動エネルギK_maxの半分が見られるポイントにおいて計算され、eが、
から40%以内にあるものと概算可能である幅であり、
dを、前部ファン(14)の、周方向に連続する2つのブレード(140)間の間隔とすることと、
c)前縁部の長さに沿う、基本の幾何学形状の、歯(30)、凹部(32)、または繰り返し周期の数が、第1のガイドベーン(24、IGV)の数に等しく、40%以内にあることと、
の規準a)、規準b)、規準c)の少なくとも1つを満たすことを特徴とする、ターボ機械。 - 第1のガイドベーン(24、IGV)が、全体軸(X)に対する角度位置(β)を有し、
前記全体軸(X)周りに、鋸歯状プロファイル(28)の前記凹部(32)の少なくともいくつかが、第1のガイドベーン(24、IGV)の角度位置(β)に対して角度的にオフセットしており、それにより、前記少なくともいくつかの凹部(32)が、周方向に連続した2つの前記第1のガイドベーン(24、IGV)の間に角度的に介在されている、請求項1に記載のターボ機械。 - 前部ファン(14)が、前記全体軸(X)周りに所定の方向(Y)に回転するように構成されており、それにより、ファンの下流の空気流(38)が、前記全体軸(X)に対してある角度(α)で、ほぼ斜めに向けられ、
歯(30)が、前部ファン(14)下流の空気流のほぼ斜めの向き(α)に向かって、該空気流に面するように前記全体軸(X)周りで円周方向に傾斜する、請求項1または請求項2に記載のターボ機械。 - 第1のガイドベーン(24、IGV)が、個々に、キャンバーライン(240)および前縁部(25)を有し、
歯(30)が、前記全体軸(X)周りに周方向に、かつ個々に、前縁部(25)が通る前記第1のガイドベーン(24、IGV)のキャンバーライン(240)に対する接線(42)方向にほぼ向けられ、前記接線が、ターボ機械の全体軸(X)の方向に対し、(β)の非ゼロの角度を形成する、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のターボ機械。 - 鋸歯状プロファイル(28)の凹部(320)が底部を有し、
前記全体軸(X)の方向において、凹部(320)の前記底部の少なくともいくつかが、第1の表面(Y1、Y2)に属し、第1の表面(Y1、Y2)は、前記全体軸(X)に交差し、第2の表面(Y’1、Y’2)よりもさらに下流または上流に配置されており、第2の表面(Y’1、Y’2)は、第1のガイドベーン(24、IGV)の前縁部(25)の少なくともいくつかが属する前記全体軸(X)と交差している、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のターボ機械。 - 鋸歯状プロファイルの歯(30)および凹部(32)が、個々に、丸いまたは鋭い先端(31)を有する波形状を有する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のターボ機械。
- 航空機(100)を推進するように構成されることを特徴とする、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のターボ機械。
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