RU2202043C1 - Turbomachine cascade - Google Patents
Turbomachine cascade Download PDFInfo
- Publication number
- RU2202043C1 RU2202043C1 RU2002114052A RU2002114052A RU2202043C1 RU 2202043 C1 RU2202043 C1 RU 2202043C1 RU 2002114052 A RU2002114052 A RU 2002114052A RU 2002114052 A RU2002114052 A RU 2002114052A RU 2202043 C1 RU2202043 C1 RU 2202043C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chord
- scapula
- lattice according
- profile
- midline
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области турбомашин различного вида и назначения - компрессоров, насосов, вентиляторов, винтов, ветроколес, турбин: осевых, диагональных и радиальных. The invention relates to the field of turbomachines of various types and purposes - compressors, pumps, fans, propellers, wind wheels, turbines: axial, diagonal and radial.
Известна лопаточная решетка, содержащая межпрофильные каналы и образующие их лопатки, профильные сечения которых имеют S-образную форму (см. SU 448176, F 04 D 29/38, 1974). Known scapular lattice containing interprofile channels and the blades forming them, the profile sections of which are S-shaped (see SU 448176, F 04 D 29/38, 1974).
Известна также лопаточная решетка турбомашины, содержащая межпрофильные каналы и образующие их лопатки, профильные сечения которых на меридиональных поверхностях имеют изогнутую среднюю линию, направленную своей передней точкой навстречу потоку рабочей среды и плавно от вершины изогнутости нисходящую к хорде, соединяющей оба конца средней линии, при монотонном уменьшении угла склонения между хордой и касательными к средней линии до нулевого значения при движении от передней точки к вершине изогнутости (см. SU 1321838 А1, F 01 D 5/12, 1987). Also known is the turbomachine blade lattice containing interprofile channels and blades forming them, the profile sections of which on the meridional surfaces have a curved midline directed by their front point towards the flow of the working medium and descending smoothly from the top of the curvature to the chord connecting both ends of the midline, with a monotonous reducing the angle of inclination between the chord and the tangents to the midline to zero when moving from the front point to the peak of curvature (see SU 1321838 A1, F 01
Однако теория и экспериментальные исследования показывают, что поток непосредственно за лопатками, созданными по общепринятым правилам формообразования их профильных сечений, характеризуется явно выраженной шаговой градиентностью скорости и статического давления в области основного течения, что порождает дополнительные потери энергии, снижает устойчивость обтекания лопаток. Таким образом, целесообразно снижать выходную градиентность потока за лопатками. However, the theory and experimental studies show that the flow directly behind the blades, created according to the generally accepted rules of shaping their profile sections, is characterized by a pronounced stepwise gradient of velocity and static pressure in the main flow area, which generates additional energy losses and reduces the stability of flow around the blades. Thus, it is advisable to reduce the output flow gradient behind the blades.
Задачей настоящего изобретения является снижение выходной градиентности потока за лопатками, что приводит к повышению КПД, снижению виброактивности, повышению прочности лопаток. The objective of the present invention is to reduce the output flow gradient behind the blades, which leads to increased efficiency, reduced vibration activity, increased strength of the blades.
Поставленная задача решается тем, что в лопаточной решетке турбомашины, содержащей межпрофильные каналы и образующие их лопатки, профильные сечения которых в меридиональных сечениях имеют изогнутую среднюю линию, направленную своей передней точкой навстречу потоку рабочей среды и плавно от вершины изогнутости нисходящую к хорде, соединяющей оба конца средней линии, при монотонном уменьшении угла склонения между касательными к хорде и средней линии до нулевого значения при движении от передней точки к вершине изогнутости, согласно изобретению средняя линия профильных сечений расположена по одну сторону относительно хорды и сопряжена с последней в задней точке профиля под острым углом склонения, величина которого на участке от задней точки до вершины изогнутости сначала монотонно возрастает, а затем плавно убывает, а профиль лопатки выполнен симметричным относительно средней линии, при этом хорда на меридиональной поверхности проведена как плавная линия, пересекающая текущие меридианы данной поверхности под острыми углами, а угол склонения измеряется между пересекающимися касательными, проведенными к двум противоположно расположенным друг относительно друга точкам, лежащим на хорде и средней линии. The problem is solved in that in the blade lattice of a turbomachine containing interprofile channels and blades forming them, the profile sections of which in the meridional sections have a curved middle line directed by its front point towards the flow of the working medium and descending smoothly from the top of the curvature to the chord connecting both ends the midline, with a monotonic decrease in the angle of inclination between the tangents to the chord and the midline to zero when moving from the front point to the apex of curvature, according to to the middle, the middle line of the profile sections is located on one side relative to the chord and is conjugated with the latter at the rear point of the profile at an acute angle of inclination, the value of which in the section from the back point to the peak of curvature first increases monotonically and then gradually decreases, and the blade profile is symmetrical with respect to the middle lines, while the chord on the meridional surface is drawn as a smooth line intersecting the current meridians of this surface at sharp angles, and the declination angle is measured between the intersection ayuschimisya tangent to two oppositely disposed relative to each other to points lying on a chord and the midline.
Поставленная задача решается за счет того, что величина острого угла между хордой и текущими меридианами выполнена переменной: увеличивается при уменьшении расстояния от точки пересечения хорды с текущим меридианом данной поверхности до оси этой поверхности и уменьшается при увеличении указанного расстояния. The problem is solved due to the fact that the acute angle between the chord and the current meridians is made variable: it increases with decreasing distance from the point of intersection of the chord with the current meridian of a given surface to the axis of this surface and decreases with increasing specified distance.
Поставленная задача решается за счет того, что величина острых углов между хордой и текущими меридианами выполнена постоянной. The problem is solved due to the fact that the magnitude of the acute angles between the chord and the current meridians is constant.
Поставленная задача решается за счет того, что величина острого угла между хордой и текущими меридианами выполнена изменяющейся монотонно. The problem is solved due to the fact that the magnitude of the acute angle between the chord and the current meridians is made varying monotonously.
Поставленная задача решается за счет того, что хорда выполнена наименьшей длины. The problem is solved due to the fact that the chord is made of the smallest length.
Поставленная задача решается за счет того, что поток рабочей среды в средней области выходного сечения межпрофильного канала выровнен по скорости, так что оказываются одновременно сниженными в сторону нуля значения, по крайней мере, первых двух частных производных: dV/dy, d2V/dy2, где V- скорость потока, у - шаговое направление вдоль названного сечения лопаточной решетки.The problem is solved due to the fact that the flow of the working medium in the middle region of the output section of the interprofile channel is aligned in speed, so that at least the first two partial derivatives turn out to be simultaneously reduced to zero: dV / dy, d 2 V / dy 2 , where V is the flow velocity, and y is the step direction along the said section of the scapular lattice.
Поставленная задача решается за счет того, что поток рабочей среды в средней области выходного сечения межпрофильного канала выровнен по скорости, так что в центральной точке этой области оказываются равными нулю значения одновременно, по крайней мере, первых двух частных производных: dV/dy, d2V/dy2=0.The problem is solved due to the fact that the flow of the working medium in the middle region of the output section of the interprofile channel is aligned in speed, so that at the central point of this region the values of at least the first two partial derivatives are equal to zero: dV / dy, d 2 V / dy 2 = 0.
Поставленная задача решается также тем, что профиль лопатки выполнен тонколистовым. The problem is also solved by the fact that the profile of the blade is made of sheet.
Поставленная задача решается также тем, что вершина изогнутости выполнена в форме площадки, эквидистантной хорде. The problem is also solved by the fact that the apex of curvature is made in the form of a platform, an equidistant chord.
Поставленная задача решается также тем, что профильные сечения лопатки расположены на участке у корня пера лопатки. The problem is also solved by the fact that the profile sections of the scapula are located on the site at the root of the feather of the scapula.
Поставленная задача решается также тем, что профильные сечения лопатки расположены на участке у периферии пера лопатки. The problem is also solved by the fact that the profile sections of the scapula are located on the site at the periphery of the feather of the scapula.
Поставленная задача решается также тем, что профильные сечения лопатки расположены на участках у корня и периферии пера лопатки. The problem is also solved by the fact that the profile sections of the scapula are located in areas near the root and the periphery of the feather of the scapula.
Поставленная задача решается также тем, что профильные сечения лопатки расположены в средней части по высоте пера лопатки. The problem is also solved by the fact that the profile sections of the scapula are located in the middle part along the height of the feather of the scapula.
Поставленная задача решается также тем, что профильные сечения лопатки расположены по всей высоте пера лопатки. The problem is also solved by the fact that the profile sections of the blades are located along the entire height of the feather blades.
На фиг. 1 изображена лопатка турбомашины и рассекающая ее одна из меридиональных поверхностей. In FIG. 1 shows a blade of a turbomachine and one of the meridional surfaces dissecting it.
На фиг. 2 представлена лопаточная решетка турбомашины на меридиональной поверхности. In FIG. 2 shows a blade grill of a turbomachine on a meridional surface.
На фиг.3 показано типичное распределение скорости в средней области потока в сечении на выходе из межпрофильного канала для случаев известных решеток турбомашин. Figure 3 shows a typical velocity distribution in the middle region of the flow in cross section at the outlet of the interprofile channel for cases of known turbomachine arrays.
На фиг.4 показано распределение скорости в средней области потока в сечении на выходе из межпрофильного канала в предлагаемой лопаточной решетке турбомашины. Figure 4 shows the distribution of speed in the middle region of the flow in cross section at the outlet of the interprofile channel in the proposed blade lattice of a turbomachine.
На фиг. 5 показано профильное сечение лопатки, в котором средняя линия имеет вершину изогнутости в форме площадки, эквидистантной хорде. In FIG. 5 shows the profile section of the scapula, in which the middle line has an apex of curvature in the form of a platform, an equidistant chord.
На фиг.6 показаны экспериментальные графики изменений коэффициента статического давления в рабочей среде в сечении по шагу непосредственно за выходными кромками лопаток на средней по высоте лопатки меридиональной поверхности, где:
- кривая 1 относится к компрессорной лопатке обычной конструкции с С-образными профилями; она показывает, что шаговая градиентность истекающего потока в данном лопаточном аппарате весьма существенная;
- кривая 2 относится к лопатке специального профилирования с видоизмененной средней линией профиля согласно предлагаемому изобретению; она показывает, что шаговая градиентность истекающего потока снижена до своего предельного уровня - нулевого.Figure 6 shows the experimental graphs of changes in the coefficient of static pressure in the working medium in cross-section in steps immediately behind the outlet edges of the blades on the mid-height blades of the meridional surface, where:
-
-
Лопаточная решетка турбомашины содержит межпрофильные каналы 1 и образующие их лопатки 2. Профильные сечения 3 лопаток 2 на меридиональных поверхностях 4 имеют изогнутую среднюю линию 5, направленную своей передней точкой навстречу потоку рабочей среды и плавно от вершины изогнутости 6 нисходящую к хорде 7. Хорда 7 соединяет оба конца средней линии 5 при монотонном уменьшении угла склонения 8 между пересекающимися касательными к хорде 7 и средней линии 5, которые проведены из противоположно расположенных друг относительно друга точек 9 и 10 соответственно хорды 7 и средней линии 5 до нулевого значения при движении от передней точки к вершине изогнутости 6. Средняя линия 5 профильных сечений 3 расположена по одну сторону относительно хорды 7 и сопряжена с последней в задней точке профиля под острым углом склонения 8а, величина которого на участке от задней точки до вершины изогнутости 6 сначала монотонно возрастает, а затем плавно убывает. При этом профиль 3 лопатки 2 выполнен симметричным относительно средней линии 5, а хорда 7 на меридиональной поверхности 4 проведена как плавная линия, которая пересекает текущие меридианы 11 данной поверхности под острыми углами 12. Величина острого угла 12 между хордой 7 и текущими меридианами 11 может быть выполнена переменной - увеличивающейся при уменьшающемся расстоянии 13 от точки 14 пересечения хорды 7 с текущим меридианом 11 данной поверхности до оси 15 этой поверхности и, наоборот, уменьшающейся при увеличении указанного расстояния. Хорда 7 может быть проведена и по условию постоянства величины острых углов 12 между ней и текущими меридианами. Кроме того, величина острого угла 12 между хордой 7 и текущими меридианами 11 может быть выполнена изменяющейся монотонно. Кроме того, хорда 7 может быть проведена в соответствии с условием обеспечения наименьшей ее длины. При этом поток рабочей среды в средней области 16 выходного сечения межпрофильного канала 1 выровнен по скорости, так что оказываются одновременно сниженными в сторону нуля значения, по крайней мере, первых двух частных производных: dV/dy, d2V/dy2, где V - скорость потока, у - шаговое направление вдоль названного сечения лопаточной решетки. Поток рабочей среды в средней области 16 выходного сечения межпрофильного канала 1 может быть выровнен по скорости, так что в центральной точке этой области оказываются равными нулю значения одновременно, по крайней мере, первых двух частных производных: dV/dy=0, d2V/dy2= 0. Профиль 3 лопатки 2 может быть выполнен тонколистовым. Вершина изогнутости 6 может быть выполнена в форме площадки 20, эквидистантной хорде 7. Профильные сечения 3 могут располагаться на участках у корня 17, периферии 18 и одновременно на том и другом участках пера лопатки 2. Профильные сечения 3 лопатки 2 могут быть расположены в средней части 19 по высоте лопатки. Профильные сечения 3 лопатки также могут быть расположены по всей высоте пера лопатки 2.The blades of the turbomachine contain
В рабочем процессе поток, натекающий на лопатки венца с вектором скорости V1, претерпевает поворот в межпрофильных каналах 1 лопаточного венца и вытекает с вектором скорости V2 при сниженном вплоть до предельного (нулевого) значения шаговой градиентности его средней области 16 в выходном сечении межпрофильного канала 1.In the working process, the flow flowing onto the blades of the crown with the velocity vector V 1 undergoes a rotation in the
Изобретение позволяет уменьшить шаговую градиентность основного потока за лопаточными венцами газовых, паровых и жидкостных турбомашин осевого, диагонального и радиального типов, тем самым повысить устойчивость обтекания лопаток, их прочность и КПД. The invention allows to reduce the stepwise gradient of the main stream behind the blade crowns of gas, steam and liquid turbomachines of axial, diagonal and radial types, thereby increasing the stability of flow around the blades, their strength and efficiency.
Claims (14)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002114052A RU2202043C1 (en) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | Turbomachine cascade |
UA20021210273A UA69501C2 (en) | 2002-05-30 | 2002-12-18 | Blade grid of turbo-machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002114052A RU2202043C1 (en) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | Turbomachine cascade |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2202043C1 true RU2202043C1 (en) | 2003-04-10 |
Family
ID=20255745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002114052A RU2202043C1 (en) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | Turbomachine cascade |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2202043C1 (en) |
UA (1) | UA69501C2 (en) |
-
2002
- 2002-05-30 RU RU2002114052A patent/RU2202043C1/en not_active IP Right Cessation
- 2002-12-18 UA UA20021210273A patent/UA69501C2/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
UA69501C2 (en) | 2004-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105298924B (en) | Compressor bionics stator blade and its implementation based on humpback flipper | |
JP5551856B2 (en) | Airfoil for use in a rotating machine and method of making the same | |
RU2534190C2 (en) | Compressor rotating blade for axial compressor | |
RU2255248C2 (en) | Swept convex blade (version) | |
US6508630B2 (en) | Twisted stator vane | |
US8721273B2 (en) | Ring diffuser for an axial turbomachine | |
JPH0610604A (en) | Steam turbine, moving blade row of steam turbine and method of expanding steam flow | |
US7419353B2 (en) | Blade of a turbomachine with block-wise defined profile skeleton line | |
JP2003074306A (en) | Axial flow turbine | |
US20130209246A1 (en) | Gas turbine annular diffusor | |
US5641268A (en) | Aerofoil members for gas turbine engines | |
US4137709A (en) | Turbomachinery and method of operation | |
RU2202043C1 (en) | Turbomachine cascade | |
JP2003020904A (en) | Axial flow turbine blade and axial flow turbine stage | |
CN109563804B (en) | Wind turbine blade with tip serrations | |
US11391296B1 (en) | Diffuser pipe with curved cross-sectional shapes | |
RU2422670C1 (en) | Blade system of impeller of radial axial hydraulic turbine | |
RU2187658C1 (en) | Turbomachine vane cascade | |
JPH10331791A (en) | Vane for axial flow compressor and axial flow compressor using the vane | |
RU2353818C1 (en) | Vaned diffuser of centrifugal compressor | |
JPH10318117A (en) | Impeller of fluid machine | |
JP3005839B2 (en) | Axial turbine | |
RU154906U1 (en) | HIGH SPEED AXLE COMPRESSOR BLADE | |
JP2004285986A (en) | Axial-flow turbine | |
CN117473675A (en) | Method for optimizing S characteristics of water pump turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120904 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130531 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150610 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180531 |