RU140781U1 - GTE AXIAL TURBINE WITH REDUCED NOISE - Google Patents
GTE AXIAL TURBINE WITH REDUCED NOISE Download PDFInfo
- Publication number
- RU140781U1 RU140781U1 RU2013142387/06U RU2013142387U RU140781U1 RU 140781 U1 RU140781 U1 RU 140781U1 RU 2013142387/06 U RU2013142387/06 U RU 2013142387/06U RU 2013142387 U RU2013142387 U RU 2013142387U RU 140781 U1 RU140781 U1 RU 140781U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- turbine
- crowns
- blades
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Осевая турбина ГТД с пониженным уровнем шума, содержащая группу или группы венцов вида "статор - ротор - статор" и/или "ротор - статор - ротор" компрессорного и/или турбинного типа, отличающаяся тем, что числа лопаток всех венцов равны или кратны и их взаимное окружное расположение определено расстоянием в окружном направлении от выходных кромок предыдущего венца до входных кромок последующего,равным,где Δ- величина осевого зазора,γ - угол установки предыдущего профиля.An axial turbine turbine engine with a reduced noise level, containing a group or groups of crowns of the type "stator - rotor - stator" and / or "rotor - stator - rotor" of the compressor and / or turbine type, characterized in that the numbers of blades of all the crowns are equal or multiple and their mutual circumferential location is determined by the distance in the circumferential direction from the output edges of the previous crown to the input edges of the next, equal to, where Δ is the value of the axial clearance, γ is the installation angle of the previous profile.
Description
Полезная модель относится к осевым турбомашинам, используемым в газотурбинных двигателях, стационарных силовых установках, компрессорах и насосах. Оно предназначено для снижения пульсаций давления в потоке, которые возникают вследствие гидродинамического взаимодействия ротора и статора и являются причиной генерации излучаемого шума и вибраций лопаток.The utility model relates to axial turbomachines used in gas turbine engines, stationary power plants, compressors and pumps. It is intended to reduce pressure pulsations in the flow, which arise due to the hydrodynamic interaction of the rotor and stator and cause the generation of radiated noise and vibration of the blades.
Известен ряд работ, посвященных созданию турбомашин с пониженным уровнем шума. Например, европейский патент EP 0756667 B1, где взаимное окружное расположение двух венцов турбомашины, например статоров, между которыми расположен третий венец, например ротор, определяется из условия, что входные кромки лопаток статора, расположенного за ротором ниже по потоку, находятся в зоне вихревых следов за лопатками статора, расположенного перед ротором выше по потоку. Положение вихревых следов, соответствующее данному режиму работы турбомашины, определяется расчетом течения.A number of works on the creation of turbomachines with low noise levels are known. For example, European patent EP 0756667 B1, where the relative circumferential arrangement of two crowns of a turbomachine, for example stators, between which there is a third crown, for example a rotor, is determined from the condition that the input edges of the stator vanes located downstream of the rotor are in the vortex wake zone behind the blades of the stator located in front of the rotor upstream. The position of the vortex traces corresponding to this mode of operation of the turbomachine is determined by the calculation of the flow.
Из российских публикаций можно привести в качестве примера работу. Ф.М. Муравченко, В.М. Лапотко, Ю.П. Кухтин, С.Б. Резник, А.И. Попуга. Оценка акустического взаимодействия венцов турбины вентилятора двигателя Д-18Т. // Вестник двигателестроения. 2006. №1, С. 8-13. Авторы, которой на основании расчетного и экспериментального исследования турбины низкого давления двигателя Д-18Т предлагают способ, снижения шума, заключающийся в установке лопаток второго рабочего лопаточного венца со смещением на 0,5 шага относительно шага по входным кромкам лопаток первого рабочего венца.From Russian publications, work can be cited as an example. F.M. Muravchenko, V.M. Lapotko, Yu.P. Kukhtin, S.B. Reznik, A.I. The parrot. Evaluation of the acoustic interaction of the crowns of a turbine of a D-18T engine fan. // Bulletin of engine building. 2006. No. 1, S. 8-13. The authors of which, on the basis of a calculation and experimental study of the low-pressure turbine of the D-18T engine, propose a method for reducing noise, which consists in installing the blades of the second working blade ring with a shift of 0.5 steps relative to the step along the input edges of the blades of the first working ring.
Аналогом предполагаемой модели может служить устройство для осуществления способа подавления акустических шумов, возникающих в результате взаимодействия между ротором и статором в газотурбинном двигателе (патент RU №2246632, МПК F04D 5/14, F04D 29/66 д.п. 10.03.2006 г.).An analogue of the proposed model can be a device for implementing the method of suppressing acoustic noise resulting from the interaction between the rotor and the stator in a gas turbine engine (patent RU No. 2246632, IPC F04D 5/14, F04D 29/66 dp 10.03.2006) .
Недостатки применение разворота рабочих лопаток второго колеса на 0,5 шага относительно аналогичных лопаток первого колеса имеет частный характер и не может применяться в широком диапазоне конструктивных особенностей венцов современных и перспективных турбин. Более того, при определенных углах установки профилей лопаток первого рабочего колеса, лопатки второго попадают при таком подходе к их взаимоориентации в самые «невыгодные» с позиции генерации шума положения, т.е. шум в этом случае будет максимальным.Disadvantages: the use of a 0.5-pitch turn of the second blade of the second wheel relative to similar blades of the first wheel is of a private nature and cannot be used in a wide range of design features of the crowns of modern and promising turbines. Moreover, at certain angles of installation of the profiles of the blades of the first impeller, the blades of the second fall with this approach to their mutual orientation into the most “disadvantageous” positions from the position of noise generation, i.e. noise in this case will be maximum.
В качестве прототипа предполагаемой полезной модели следует рассматривать осевую турбомашину (турбину) с пониженным уровнем пульсаций давления, возбуждающих вибрации лопаток и излучаемый шум (патент RU 2280169, МПК F02C 7/045, д.п. 20.02.2005 г.). Данная осевая турбомашина содержит группу или группы венцов вида ”неподвижный венец - вращающийся венец - неподвижный венец” и/или ”вращающийся венец - неподвижный венец - вращающийся венец” компрессорного и/или турбинного типа, и отличается тем, что числа лопаток крайних венцов в каждой группе или в отдельных группах равны или кратны и их взаимное окружное расположение определено величиной параметра v=v ∗. Выбор оптимального значения параметра v=v ∗, соответствующего минимальному или близкому к нему уровню пульсаций аэродинамической нагрузки на лопатках второго венца, может быть определен по формулам:As a prototype of the proposed utility model, one should consider an axial turbomachine (turbine) with a reduced level of pressure pulsations, exciting vibrations of the blades and emitted noise (patent RU 2280169, IPC F02C 7/045, dp 02.20.2005). This axial turbomachine contains a group or groups of crowns of the type “fixed crown - rotating crown - fixed crown” and / or ”rotating crown - fixed crown - rotating crown” of the compressor and / or turbine type, and differs in that the number of blades of the extreme crowns in each group or in separate groups are equal or multiple and their mutual circumferential location is determined by the value of the parameter v = v ∗. The choice of the optimal value of the parameter v = v ∗ corresponding to the minimum or close to it level of pulsations of the aerodynamic load on the blades of the second crown can be determined by the formulas:
; ;
, , T=θ/ω, , , T = θ / ω,
где t - время; v∗ - значение параметра v обеспечивающее минимальное значение величины δF ; v - безразмерный параметр, однозначно определяющий взаимное окружное расположение крайних венцов; θ - общий угловой период крайних венцов в группе; ω - угловая скорость вращения среднего венца относительно крайних венцов в группе; σ - поверхность лопатки среднего венца в группе; - единичный вектор внешней нормали к поверхности σ; P - давление потока в точке поверхности σ.where t is time; v ∗ is the value of the parameter v providing the minimum value of δ F ; v is a dimensionless parameter that uniquely determines the mutual circumferential arrangement of the extreme rims; θ is the total angular period of the extreme rims in the group; ω is the angular velocity of rotation of the middle rim relative to the extreme rims in the group; σ is the surface of the scapula of the middle rim in the group; is the unit vector of the external normal to the surface σ; P is the flow pressure at the surface point σ.
Указанные конструкции турбомашин и подходы к активному снижению шума турбины имеют ряд существенных недостатков.These turbomachine designs and approaches to actively reducing turbine noise have a number of significant drawbacks.
В прототипе и аналоге не учтено значительное влияние на следовую неравномерность, являющуюся основным источником шума в решетке, таких параметров, как угол установки профиля, ширина решетки, максимальная кривизна профиля и величина осевого зазора. Без учета этих параметров можно не только не получить эффект снижения аэродинамического шума, а наоборот - усилить его за счет расположения лопаток венца второй ступени в зонах наибольших следовых неравномерностей и турбулизации потока, что вызовет увеличение аэродинамического шума.The prototype and analogue does not take into account a significant effect on the trace unevenness, which is the main source of noise in the grating, such parameters as the angle of installation of the profile, the width of the grating, the maximum curvature of the profile and the magnitude of the axial clearance. Without taking these parameters into account, it is possible not only not to obtain the effect of reducing aerodynamic noise, but, on the contrary, to strengthen it due to the location of the second stage crown blades in the zones of greatest trace irregularities and flow turbulization, which will cause an increase in aerodynamic noise.
Для устранения указанных недостатков предлагается полезная модель осевой турбины ГТД с пониженным уровнем шума.To eliminate these drawbacks, a utility model of a gas turbine axial turbine with a low noise level is proposed.
Преимущество предполагаемой полезной модели заключается, во-первых, в достижении более низких уровней аэродинамического шума и, во-вторых, в универсальности - т.е. применимости к любому диапазону геометрических особенностей статорных и роторных венцов осевых турбомашин.The advantage of the proposed utility model is, firstly, in achieving lower levels of aerodynamic noise and, secondly, in universality - i.e. Applicability to any range of geometrical features of stator and rotor crowns of axial turbomachines.
Технический результат выражается в снижении уровня аэродинамического шума ступени турбины.The technical result is expressed in the reduction of the aerodynamic noise of a turbine stage.
Технический результат достигается тем, что в осевой турбине ГТД с пониженным уровнем шума, содержащей группу или группы венцов вида ”статор - ротор - статор” и/или ”ротор - статор - ротор” компрессорного и/или турбинного типа числа лопаток всех венцов равны или кратны и их взаимное окружное расположение определено расстоянием в окружном направлении от выходных кромок предыдущего венца до входных кромок последующего, равным The technical result is achieved by the fact that in a gas turbine axial turbine with a reduced noise level containing a group or groups of crowns of the type “stator - rotor - stator” and / or “rotor - stator - rotor” of compressor and / or turbine type the number of blades of all crowns is equal to or are multiples and their mutual circumferential location is determined by the distance in the circumferential direction from the output edges of the previous crown to the input edges of the subsequent one, equal to
где Δo - величина осевого зазора, γ - угол установки предыдущего профиля.where Δ o is the value of the axial clearance, γ is the installation angle of the previous profile.
Схема предполагаемой полезной модели показана на Фиг.A diagram of the proposed utility model is shown in FIG.
Ступень турбины состоит из статорного (1) и роторного (2) венцов. Лопатки статорной решетки установлены под углом у к фронту решетки. Лопатки последующего венца располагаются следующим образом: входные кромки лопаток рабочей решетки отстоят от выходных кромок решетки статора на расстояние, равное (Δo - величина осевого зазора, γ - угол установки предыдущего профиля).The turbine stage consists of stator (1) and rotor (2) crowns. The blades of the stator grating are installed at an angle y to the front of the grating. The blades of the subsequent crown are located as follows: the input edges of the blades of the working grid are separated from the output edges of the stator lattice by a distance equal to (Δ o is the value of the axial clearance, γ is the installation angle of the previous profile).
При разработке предполагаемой полезной модели использованы результаты экспериментального аэродинамического и акустического исследования плоских моделей турбинных ступеней, на основании которых учтено влияние геометрических параметров решеток на шум, генерируемый при взаимодействии лопаточных венцов. Предлагается устанавливать лопатки второго венца относительно первого (и/или третьего относительно первого и/или второго) в окружном направлении со смещением по выходной кромке на расстояние , где Δо - величина осевого зазора, γ - угол установки предыдущего профиля. При этом числа лопаток всех венцов равны или кратны.In developing the proposed utility model, we used the results of experimental aerodynamic and acoustic studies of plane models of turbine stages, based on which the influence of the geometric parameters of the gratings on the noise generated by the interaction of the blade crowns was taken into account. It is proposed to install the blades of the second crown relative to the first (and / or third relative to the first and / or second) in the circumferential direction with a distance along the output edge at a distance where Δ about - the value of the axial clearance, γ is the installation angle of the previous profile. In this case, the number of blades of all the crowns are equal or multiple.
При работе турбины и протекании через лопаточные венцы трактового газа сходят закромочные следы (3), представляющие собой сильно закрученные вторичные потоки, вызывающие следовую неравномерность параметров в выходном сечении решетки и, соответственно, входном сечении в рабочую решетку. Следовая неравномерность потока рабочего тела является причиной генерации шума.When the turbine is operating and flowing through the scapular crowns of the tract gas, trailing marks (3) go off, which are strongly swirling secondary streams that cause subsequent unevenness of the parameters in the outlet cross-section of the grating and, accordingly, the inlet cross-section into the working grating. Trace uneven flow of the working fluid is the cause of noise generation.
Конструкцией предполагаемой модели достигается эффект, при котором в условиях любой геометрии решеток закромочные следы будут попадать на входные кромки лопаток, что способствует снижению аэродинамического шума ступени.The design of the proposed model achieves an effect in which, under the conditions of any geometry of the gratings, marginal marks will fall on the input edges of the blades, which helps to reduce the aerodynamic noise of the stage.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013142387/06U RU140781U1 (en) | 2013-09-17 | 2013-09-17 | GTE AXIAL TURBINE WITH REDUCED NOISE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013142387/06U RU140781U1 (en) | 2013-09-17 | 2013-09-17 | GTE AXIAL TURBINE WITH REDUCED NOISE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU140781U1 true RU140781U1 (en) | 2014-05-20 |
Family
ID=50779858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013142387/06U RU140781U1 (en) | 2013-09-17 | 2013-09-17 | GTE AXIAL TURBINE WITH REDUCED NOISE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU140781U1 (en) |
-
2013
- 2013-09-17 RU RU2013142387/06U patent/RU140781U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6421091B2 (en) | Axial flow compressor, gas turbine including the same, and stationary blade of axial flow compressor | |
US9222485B2 (en) | Centrifugal compressor diffuser | |
RU2682211C2 (en) | Centrifugal compressor impeller with non-linear blade leading edge and associated design method | |
US9745859B2 (en) | Radial-inflow type axial flow turbine and turbocharger | |
GB2420157A (en) | Stator vane assembly with non-uniform blade spacing | |
US20120272663A1 (en) | Centrifugal compressor assembly with stator vane row | |
JP5964263B2 (en) | Rotor cascade of axial flow turbine and axial flow turbine | |
AU2014228703B2 (en) | Vane arrangement having alternating vanes with different trailing edge profile | |
JP2017519154A (en) | Diffuser for centrifugal compressor | |
RU2669425C2 (en) | Centrifugal compressor impeller with blades having s-shaped trailing edge | |
RU2525365C2 (en) | Compressor centrifugal impeller | |
JP2012188957A (en) | Axial flow turbine | |
Ishida et al. | Analysis of secondary flow behavior in low solidity cascade diffuser of a centrifugal blower | |
RU140781U1 (en) | GTE AXIAL TURBINE WITH REDUCED NOISE | |
RU2353818C1 (en) | Vaned diffuser of centrifugal compressor | |
JP6151901B2 (en) | Noise reduction in turbomachines and related methods | |
JP2016094914A (en) | Wing of axial flow machine | |
EA201200836A1 (en) | RADIAL AXIAL HYDRO-TURBINE RADIATOR DEVICE OF THE WORKING WHEEL | |
RU126387U1 (en) | CENTRIFUGAL COMPRESSOR OPERATING WHEEL | |
US20180340434A1 (en) | Gas turbine with a radial-to-axial intake, variable-angle inlet guide vane therefore, and method of operation | |
Sakaguchi et al. | Analysis of noise generated by low solidity cascade diffuser in a centrifugal blower | |
RU2377445C1 (en) | Axial rotor | |
JP2006291975A (en) | Gas turbine | |
Lee et al. | The introduction of a tilted volute design for operation with a mixed flow turbine for turbocharger applications | |
Sakaguchi et al. | Unsteady flow analysis of interaction between jet-wake flow and blades of low solidity cascade diffuser in a centrifugal blower |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150918 |