JPH11264328A - ガスタービンエンジンのコンプレッサディスク - Google Patents
ガスタービンエンジンのコンプレッサディスクInfo
- Publication number
- JPH11264328A JPH11264328A JP6991698A JP6991698A JPH11264328A JP H11264328 A JPH11264328 A JP H11264328A JP 6991698 A JP6991698 A JP 6991698A JP 6991698 A JP6991698 A JP 6991698A JP H11264328 A JPH11264328 A JP H11264328A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fins
- flow
- disk
- cavity
- compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧損の大きいノズルを用いることなく、回転
キャビティ内のスワール比を小さくすることができるガ
スタービンエンジンのコンプレッサディスクを提供す
る。 【解決手段】 ２次空気１を抽気する回転キャビティ２
を構成するコンプレッサディスク４が、回転キャビティ
側に突出したフィン５をその側面に備える。このフィン
は、ディスク回転方向に対して逆向きに傾斜している。
これにより回転キャビティ内のディスク面に沿う半径方
向流れを、そのフィンに沿わせることができ、フィン間
の流れの周速をディスクと同速（剛体流れ）に近づけ、
スワール比を小さくできる。
キャビティ内のスワール比を小さくすることができるガ
スタービンエンジンのコンプレッサディスクを提供す
る。 【解決手段】 ２次空気１を抽気する回転キャビティ２
を構成するコンプレッサディスク４が、回転キャビティ
側に突出したフィン５をその側面に備える。このフィン
は、ディスク回転方向に対して逆向きに傾斜している。
これにより回転キャビティ内のディスク面に沿う半径方
向流れを、そのフィンに沿わせることができ、フィン間
の流れの周速をディスクと同速（剛体流れ）に近づけ、
スワール比を小さくできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンエン
ジンのコンプレッサディスクに係わり、更に詳しくは、
２次空気を抽気する回転キャビティを構成するコンプレ
ッサディスクに関する。
ジンのコンプレッサディスクに係わり、更に詳しくは、
２次空気を抽気する回転キャビティを構成するコンプレ
ッサディスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】ジェットエンジン等のガスタービンエン
ジンでは、一般に、エンジン高温部（例えば、タービ
ン、燃焼器、軸受等）を冷却するために、コンプレッサ
で加圧した空気の一部を抽気している。かかる冷却用２
次空気は、コンプレッサを構成するコンプレッサディス
クの間を通り、回転中心近傍に設けられた流路を通して
エンジン高温部に供給される。コンプレッサディスクの
間に形成され、２次空気が外周部から内方に流れる空間
を、以下、「回転キャビティ」と呼ぶ。る。
ジンでは、一般に、エンジン高温部（例えば、タービ
ン、燃焼器、軸受等）を冷却するために、コンプレッサ
で加圧した空気の一部を抽気している。かかる冷却用２
次空気は、コンプレッサを構成するコンプレッサディス
クの間を通り、回転中心近傍に設けられた流路を通して
エンジン高温部に供給される。コンプレッサディスクの
間に形成され、２次空気が外周部から内方に流れる空間
を、以下、「回転キャビティ」と呼ぶ。る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図３は、回転キャビテ
ィ内の周方向速度分布を示す関係図である。この図にお
いて、横軸は半径方向位置、縦軸はスワール比（気体周
方向速度／ディスク周速）である。また、図中実線は解
析値、矩形点は計測結果である。図３に示すように、コ
ンプレッサディスク間の回転キャビティ内に流入した２
次空気は、ディスク間で周方向のモーメンタムｒｖ
（θ）が保存されるため、半径位置が小さくなるにつれ
スワール比が増大し、その結果半径方向の圧力降下が大
きくなる。
ィ内の周方向速度分布を示す関係図である。この図にお
いて、横軸は半径方向位置、縦軸はスワール比（気体周
方向速度／ディスク周速）である。また、図中実線は解
析値、矩形点は計測結果である。図３に示すように、コ
ンプレッサディスク間の回転キャビティ内に流入した２
次空気は、ディスク間で周方向のモーメンタムｒｖ
（θ）が保存されるため、半径位置が小さくなるにつれ
スワール比が増大し、その結果半径方向の圧力降下が大
きくなる。
【０００４】すなわち、コンプレッサディスク間の流れ
は、半径位置が小さくなるほどスワール比が大きくな
り、大きな圧力降下が発生するため、回転キャビティの
中心付近の静圧が低くなり、エンジン高温部へ十分な流
量の２次空気を供給できなくなる問題点があった。言い
換えれば、コンプレッサより抽気した２次空気は、回転
キャビティにおける圧力降下が大きいため、冷却に必要
な２次空気を抽気することができなくなってしまうこと
がある問題点があった。
は、半径位置が小さくなるほどスワール比が大きくな
り、大きな圧力降下が発生するため、回転キャビティの
中心付近の静圧が低くなり、エンジン高温部へ十分な流
量の２次空気を供給できなくなる問題点があった。言い
換えれば、コンプレッサより抽気した２次空気は、回転
キャビティにおける圧力降下が大きいため、冷却に必要
な２次空気を抽気することができなくなってしまうこと
がある問題点があった。
【０００５】かかる回転キャビティ内の圧力降下を減ら
すために、回転キャビティへの２次空気入口部に「スワ
ール除去ノズル」を設けることが提案され実施されてい
る（例えば、"The Use of De-Swirl Nozzles to Reduce
the Pressure Drop in a Rotating Cavity with a Rad
ial Inflow", 1989, ASME Paper 89-GT-184 ）。図４
（Ａ）は、スワール除去ノズルのある回転キャビティの
模式図であり、（Ｂ）はＸ−Ｘ線におけるその拡大図で
ある。図５は、スワール除去ノズルを用いた場合の半径
方向周速分布（Ａ）と半径方向圧力降下分布（Ｂ）であ
る。図４及び図５において、αはスワール除去ノズルに
よる２次空気流入角度（半径方向に対する）である。ま
た、図５中、実線は剛体流れ、破線はフリーボルテック
ス流れである。
すために、回転キャビティへの２次空気入口部に「スワ
ール除去ノズル」を設けることが提案され実施されてい
る（例えば、"The Use of De-Swirl Nozzles to Reduce
the Pressure Drop in a Rotating Cavity with a Rad
ial Inflow", 1989, ASME Paper 89-GT-184 ）。図４
（Ａ）は、スワール除去ノズルのある回転キャビティの
模式図であり、（Ｂ）はＸ−Ｘ線におけるその拡大図で
ある。図５は、スワール除去ノズルを用いた場合の半径
方向周速分布（Ａ）と半径方向圧力降下分布（Ｂ）であ
る。図４及び図５において、αはスワール除去ノズルに
よる２次空気流入角度（半径方向に対する）である。ま
た、図５中、実線は剛体流れ、破線はフリーボルテック
ス流れである。
【０００６】図５から、スワール除去ノズルを用いるこ
とにより、回転キャビティ内の流れを、フリーボルテッ
クス流れ（破線）から剛体流れ（実線）に近づけ、半径
方向圧力降下を大幅に小さくできることがわかる。
とにより、回転キャビティ内の流れを、フリーボルテッ
クス流れ（破線）から剛体流れ（実線）に近づけ、半径
方向圧力降下を大幅に小さくできることがわかる。
【０００７】しかし、上述したスワール除去ノズルを用
いる場合には、ノズルから流入する２次空気の流速を十
分に大きくする必要があり、このノズルによる圧損が大
きい問題点があった。
いる場合には、ノズルから流入する２次空気の流速を十
分に大きくする必要があり、このノズルによる圧損が大
きい問題点があった。
【０００８】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明は、圧損の大
きいノズルを用いることなく、回転キャビティ内のスワ
ール比を小さくすることができるガスタービンエンジン
のコンプレッサディスクを提供することにある。
創案されたものである。すなわち、本発明は、圧損の大
きいノズルを用いることなく、回転キャビティ内のスワ
ール比を小さくすることができるガスタービンエンジン
のコンプレッサディスクを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、２次空
気を抽気する回転キャビティを構成するコンプレッサデ
ィスクが、回転キャビティ側に突出したフィンをその側
面に備える、ことを特徴とするガスタービンエンジンの
コンプレッサディスクが提供される。
気を抽気する回転キャビティを構成するコンプレッサデ
ィスクが、回転キャビティ側に突出したフィンをその側
面に備える、ことを特徴とするガスタービンエンジンの
コンプレッサディスクが提供される。
【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
フィンは、ディスク回転方向に対して逆向きに傾斜して
いる。
フィンは、ディスク回転方向に対して逆向きに傾斜して
いる。
【００１１】回転キャビティ内では、流れが外径側から
入る中心に近いところにソース域が形成され、ここから
流れが両側のディスク境界層に向かい、ディスク面に形
成されるエクマンレイヤーと呼ばれる境界層を通って半
径方向に流れ、エクマンレイヤー間のコア域では半径方
向への流れがほとんどないことが知られている。本発明
は、この特徴を利用したものである。
入る中心に近いところにソース域が形成され、ここから
流れが両側のディスク境界層に向かい、ディスク面に形
成されるエクマンレイヤーと呼ばれる境界層を通って半
径方向に流れ、エクマンレイヤー間のコア域では半径方
向への流れがほとんどないことが知られている。本発明
は、この特徴を利用したものである。
【００１２】すなわち、上記本発明の構成によれば、コ
ンプレッサディスクの側面に、回転キャビティ側に突出
したフィンをその側面に備えているので、回転キャビテ
ィ内のディスク面に沿う半径方向流れを、そのフィンに
沿わせることができる。従って、フィン間の流れの周速
を、ディスクと同じ速度（剛体流れ）にし、或いは、フ
ィンをディスク回転方向に対して逆向きに傾斜させるこ
とにより、ディスクよりも低い周速にすることができ、
スワール比を小さくできる。
ンプレッサディスクの側面に、回転キャビティ側に突出
したフィンをその側面に備えているので、回転キャビテ
ィ内のディスク面に沿う半径方向流れを、そのフィンに
沿わせることができる。従って、フィン間の流れの周速
を、ディスクと同じ速度（剛体流れ）にし、或いは、フ
ィンをディスク回転方向に対して逆向きに傾斜させるこ
とにより、ディスクよりも低い周速にすることができ、
スワール比を小さくできる。
【００１３】更に、上述したエクマンレイヤーは、キャ
ビティ側に突出したフィンの影響で内方に厚くなり、か
つ流体の粘性の影響でフィン間の流れに引きずられるの
で、フィンを高くすることなく（従って、低圧損で）、
全体のスワール比を大幅に小さくすることができる。
ビティ側に突出したフィンの影響で内方に厚くなり、か
つ流体の粘性の影響でフィン間の流れに引きずられるの
で、フィンを高くすることなく（従って、低圧損で）、
全体のスワール比を大幅に小さくすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本
発明によるコンプレッサディスクの構成図である。この
図において、（Ａ）はガスタービンエンジンのコンプレ
ッサ部の部分断面図、（Ｂ）はそのＡ−Ａ矢視図であ
る。この図に示すように、本発明によれば、２次空気１
を抽気するための回転キャビティ２を構成するコンプレ
ッサディスク４が、回転キャビティ２の側に突出したフ
ィン５をその側面に備えている。このフィン５は、
（Ｂ）に示すように、ディスク４の回転方向に対して逆
向きに傾斜している。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本
発明によるコンプレッサディスクの構成図である。この
図において、（Ａ）はガスタービンエンジンのコンプレ
ッサ部の部分断面図、（Ｂ）はそのＡ−Ａ矢視図であ
る。この図に示すように、本発明によれば、２次空気１
を抽気するための回転キャビティ２を構成するコンプレ
ッサディスク４が、回転キャビティ２の側に突出したフ
ィン５をその側面に備えている。このフィン５は、
（Ｂ）に示すように、ディスク４の回転方向に対して逆
向きに傾斜している。
【００１５】なお、この図で６は静翼（ステータ）、７
は動翼（ロータ）、８はガスタービンエンジンの回転中
心である。
は動翼（ロータ）、８はガスタービンエンジンの回転中
心である。
【００１６】図２は、本発明のコンプレッサディスクで
構成される回転キャビティ内の流れを模式的に示す図で
ある。この図に示すように、回転キャビティ２内では、
流れが外径側から入る中心に近いところにソース域１１
が形成され、ここから流れが両側のディスク境界層に向
かい、ディスク面に形成されるエクマンレイヤーと呼ば
れる境界層１２を通って半径方向に流れ、エクマンレイ
ヤー間のコア域１３では半径方向への流れがほとんどな
い。この特性を利用して、本発明の構成によれば、コン
プレッサディスク４の側面に、回転キャビティ２側に突
出したフィン５をその側面に備えているので、回転キャ
ビティ内のディスク４面に沿う半径方向流れを、そのフ
ィン５に沿わせることができる。従って、フィン５間の
流れの周速を、ディスク４と同じ速度（剛体流れ）に
し、或いは、フィン５をディスク回転方向に対して逆向
きに傾斜させることにより、ディスク５よりも低い周速
にすることができ、スワール比を小さくできる。
構成される回転キャビティ内の流れを模式的に示す図で
ある。この図に示すように、回転キャビティ２内では、
流れが外径側から入る中心に近いところにソース域１１
が形成され、ここから流れが両側のディスク境界層に向
かい、ディスク面に形成されるエクマンレイヤーと呼ば
れる境界層１２を通って半径方向に流れ、エクマンレイ
ヤー間のコア域１３では半径方向への流れがほとんどな
い。この特性を利用して、本発明の構成によれば、コン
プレッサディスク４の側面に、回転キャビティ２側に突
出したフィン５をその側面に備えているので、回転キャ
ビティ内のディスク４面に沿う半径方向流れを、そのフ
ィン５に沿わせることができる。従って、フィン５間の
流れの周速を、ディスク４と同じ速度（剛体流れ）に
し、或いは、フィン５をディスク回転方向に対して逆向
きに傾斜させることにより、ディスク５よりも低い周速
にすることができ、スワール比を小さくできる。
【００１７】更に、上述したエクマンレイヤー１２は、
キャビティ２側に突出したフィン５の影響で内方に厚く
なり、かつ流体の粘性の影響でフィン間の流れに引きず
られるので、フィンを高くすることなく（従って、低い
圧損で）、全体のスワール比を大幅に小さくすることが
できる。
キャビティ２側に突出したフィン５の影響で内方に厚く
なり、かつ流体の粘性の影響でフィン間の流れに引きず
られるので、フィンを高くすることなく（従って、低い
圧損で）、全体のスワール比を大幅に小さくすることが
できる。
【００１８】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】上述したように、本発明のガスタービン
エンジンのコンプレッサディスクは、圧損の大きいノズ
ルを用いることなく、回転キャビティ内のスワール比を
小さくすることができる、等の優れた効果を有する。
エンジンのコンプレッサディスクは、圧損の大きいノズ
ルを用いることなく、回転キャビティ内のスワール比を
小さくすることができる、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明によるコンプレッサディスクの構成図で
ある。
ある。
【図２】本発明のコンプレッサディスクで構成される回
転キャビティ内の流れを模式的に示す図である。
転キャビティ内の流れを模式的に示す図である。
【図３】従来の回転キャビティ内の周方向速度分布を示
す関係図である。
す関係図である。
【図４】スワール除去ノズルのある回転キャビティの模
式図である。
式図である。
【図５】スワール除去ノズルを用いた場合の半径方向周
速分布（Ａ）と半径方向圧力降下分布である。
速分布（Ａ）と半径方向圧力降下分布である。
１ ２次空気 ２ 回転キャビティ ４ コンプレッサディスク ５ フィン ６ 静翼（ステータ） ７ 動翼（ロータ） ８ ガスタービンエンジンの回転中心 １１ ソース域 １２ 境界層（エクマンレイヤー） １３ コア域
Claims (2)
- 【請求項１】 ２次空気を抽気する回転キャビティを構
成するコンプレッサディスクが、回転キャビティ側に突
出したフィンをその側面に備える、ことを特徴とするガ
スタービンエンジンのコンプレッサディスク。 - 【請求項２】 前記フィンは、ディスク回転方向に対し
て逆向きに傾斜している、ことを特徴とする請求項１に
記載のコンプレッサディスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6991698A JPH11264328A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | ガスタービンエンジンのコンプレッサディスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6991698A JPH11264328A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | ガスタービンエンジンのコンプレッサディスク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11264328A true JPH11264328A (ja) | 1999-09-28 |
Family
ID=13416503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6991698A Pending JPH11264328A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | ガスタービンエンジンのコンプレッサディスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11264328A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011518983A (ja) * | 2008-04-24 | 2011-06-30 | スネクマ | 向心流空気収集手段を含むターボ機械の圧縮機ロータ |
| CN111059083A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-24 | 南京航空航天大学 | 一种压气机减涡器引气系统 |
-
1998
- 1998-03-19 JP JP6991698A patent/JPH11264328A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011518983A (ja) * | 2008-04-24 | 2011-06-30 | スネクマ | 向心流空気収集手段を含むターボ機械の圧縮機ロータ |
| CN111059083A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-24 | 南京航空航天大学 | 一种压气机减涡器引气系统 |
| CN111059083B (zh) * | 2019-12-16 | 2021-06-15 | 南京航空航天大学 | 一种压气机减涡器引气系统 |
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