RU2626285C1 - Turbomachine blade system - Google Patents
Turbomachine blade system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2626285C1 RU2626285C1 RU2016137623A RU2016137623A RU2626285C1 RU 2626285 C1 RU2626285 C1 RU 2626285C1 RU 2016137623 A RU2016137623 A RU 2016137623A RU 2016137623 A RU2016137623 A RU 2016137623A RU 2626285 C1 RU2626285 C1 RU 2626285C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- main
- additional
- section
- fin
- rib
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
- F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
- F01D5/143—Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
- F01D5/145—Means for influencing boundary layers or secondary circulations
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при конструировании ступеней паровых и газовых турбин, компрессоров.The invention relates to the field of engineering and can be used in the design of stages of steam and gas turbines, compressors.
Известна лопаточная решетка турбомашины (авторское свидетельство SU №877086, опубл. 30.10.1981, МПК F01D 5/14), содержащая лопатки и ограничивающие концевые поверхности, на которых выполнены канавки. Кроме того, в выходной части лопаток со стороны, по крайней мере, одной из ограничивающих концевых поверхностей выполнены выемки.Known blade lattice of a turbomachine (copyright certificate SU No. 877086, publ. 30.10.1981, IPC F01D 5/14), containing blades and bounding end surfaces on which grooves are made. In addition, in the outlet part of the blades from the side of at least one of the bounding end surfaces, recesses are made.
Основной недостаток настоящего технического решения заключается в низкой аэродинамической эффективности лопаточной решетки, вызванной незначительным снижением концевых потерь из-за ограниченности глубины канавок вследствие конструктивных ограничений.The main disadvantage of this technical solution is the low aerodynamic efficiency of the blade grill, caused by a slight decrease in end losses due to the limited depth of the grooves due to structural limitations.
Известна лопаточная решетка турбомашины (авторское свидетельство SU №299658, опубл. 01.01.1971, МПК F01D 1/04), содержащая лопатки, установленные между концевыми поверхностями, на которых выполнены профилированные канавки для уменьшения концевых потерь.Known blade lattice of a turbomachine (copyright certificate SU No. 299658, publ. 01.01.1971, IPC F01D 1/04) containing blades mounted between end surfaces on which profiled grooves are made to reduce end losses.
Основной недостаток настоящего технического решения заключается в низкой аэродинамической эффективности лопаточной решетки, вызванной незначительным снижением концевых потерь из-за ограниченности глубины канавок вследствие конструктивных ограничений.The main disadvantage of this technical solution is the low aerodynamic efficiency of the blade grill, caused by a slight decrease in end losses due to the limited depth of the grooves due to structural limitations.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является лопаточная решетка турбомашины (статья «Регулирующие клапаны и решетки для первых ступеней турбин с ультрасверхкритическими параметрами пара», Теплоэнергетика, 2016, №6, с. 44-52), содержащая лопатки, установленные между концевыми поверхностями. При этом на внутренней стороне, по меньшей мере, одной из концевых поверхностей в межлопаточных каналах выполнено оребрение, содержащее три криволинейных ребра треугольного поперечного сечения, выполненных параллельными средней линии лопатки. Входные и выходные кромки ребер расположены внутри межлопаточного канала на расстоянии α от его входного и выходного сечений, где α>0. Высота ребер постоянна и равна 0.08b, где b - размер хорды профиля в лопаточной решетке.Closest to the technical nature of the claimed invention is the turbine engine blade (article "Regulating valves and grids for the first stages of turbines with ultra-supercritical steam parameters", Thermal Engineering, 2016, No. 6, pp. 44-52), containing blades mounted between the end surfaces . Moreover, on the inner side of at least one of the end surfaces in the interscapular channels, a ribbing is made containing three curved ribs of triangular cross section made parallel to the midline of the scapula. The input and output edges of the ribs are located inside the interscapular channel at a distance α from its input and output sections, where α> 0. The height of the ribs is constant and equal to 0.08b, where b is the size of the profile chord in the scapular lattice.
Основной недостаток настоящего технического решения заключается в низкой аэродинамической эффективности лопаточной решетки вследствие незначительного подавления парного вихря, обуславливающего концевые потери, и значительных профильных потерях, обусловленных количеством ребер, их расположением на концевых поверхностях и формой.The main disadvantage of this technical solution is the low aerodynamic efficiency of the scapular lattice due to insignificant suppression of the paired vortex, which causes end losses, and significant profile losses due to the number of edges, their location on the end surfaces and shape.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в уменьшении концевых и профильных потерь.The technical problem solved by the invention is to reduce the end and profile losses.
Технический результат заключается в повышении аэродинамической эффективности лопаточной решетки турбомашины.The technical result is to increase the aerodynamic efficiency of the blade lattice of a turbomachine.
Это достигается тем, что лопаточная решетка турбомашины, содержащая лопатки, установленные между концевыми поверхностями, при этом на внутренней стороне, по меньшей мере, одной из концевых поверхностей в межлопаточных каналах выполнено оребрение, причем оребрение выполнено в виде основного ребра и дополнительного ребра криволинейной формы треугольного поперечного сечения, продольная ось основного ребра расположена на линии, соединяющей центры окружностей, вписанных между соседними лопатками, входная кромка основного ребра расположена на входном сечении межлопаточного канала, выходная кромка основного ребра расположена на выходном сечении межлопаточного канала, высота основного ребра выполнена линейно возрастающей от нулевого значения в области его входной кромки до значения, равного 0.08b в области выходной кромки, где b - размер хорды профиля в лопаточной решетке, продольная ось дополнительного ребра расположена на линии, соединяющей центры окружностей, вписанных между основными ребрами и спинками лопаток, входная кромка дополнительного ребра расположена в горловом сечении, выходная кромка дополнительного ребра расположена в направлении его продольной оси на расстоянии δ за выходным сечением межлопаточного канала, причем δ находится в диапазоне от 0.08b до 0.1b, высота дополнительного ребра выполнена равной 0.08b, ширина основного и дополнительного ребер у основания не превышает 1 мм.This is achieved by the fact that the blade lattice of the turbomachine, containing blades mounted between the end surfaces, while on the inner side of at least one of the end surfaces in the interscapular channels there is a finning, the finning being made in the form of a main rib and an additional triangular curved rib cross-section, the longitudinal axis of the main rib is located on the line connecting the centers of the circles inscribed between adjacent blades, the input edge of the main rib is located on the input section of the interscapular channel, the output edge of the main rib is located on the output section of the interscapular channel, the height of the main rib is linearly increasing from zero in the region of its input edge to a value equal to 0.08b in the region of the output edge, where b is the size of the profile chord in scapular lattice, the longitudinal axis of the additional rib is located on the line connecting the centers of circles inscribed between the main ribs and the backs of the blades, the input edge of the additional rib is located in the throat cross section, the output edge of the additional rib is located in the direction of its longitudinal axis at a distance δ behind the output cross section of the interscapular canal, with δ being in the range from 0.08b to 0.1b, the height of the additional rib is 0.08b, the width of the main and additional ribs at the base is not exceeds 1 mm.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена лопаточная решетка турбомашины, на фиг. 2 показана схема размещения ребер в межлопаточных каналах, на фиг. 3 изображено поперечное сечение основного и дополнительного ребра, на фиг. 4 изображен продольный разрез основного ребра, а на фиг. 5 - продольный разрез дополнительного ребра.The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a blade grill of a turbomachine; FIG. 2 shows the arrangement of ribs in the interscapular channels; FIG. 3 shows a cross section of the main and additional ribs; FIG. 4 shows a longitudinal section of the main rib, and in FIG. 5 is a longitudinal section of an additional rib.
Лопаточная решетка турбомашины содержит лопатки 1, установленные между концевыми поверхностями 2. На внутренней стороне, по меньшей мере, одной из концевых поверхностей 2 в межлопаточных каналах 3 выполнено оребрение в виде основного ребра 4 и дополнительного ребра 5 криволинейной формы треугольного поперечного сечения.The blade lattice of the turbomachine contains blades 1 mounted between the
Продольная ось О1 основного ребра 4 расположена на линии, соединяющей центры окружностей 6, вписанных между соседними лопатками 1. Входная кромка основного ребра 4 расположена на входном сечении 7 межлопаточного канала 3, выходная кромка основного ребра 4 расположена на выходном сечении 8 межлопаточного канала 3. Высота основного ребра 4 выполнена линейно возрастающей от нулевого значения в области его входной кромки до значения, равного 0.08b в области выходной кромки, где b - размер хорды профиля в лопаточной решетке.The longitudinal axis O 1 of the
Продольная ось О2 дополнительного ребра 5 расположена на линии, соединяющей центры окружностей 9, вписанных между основными ребрами 4 и спинками лопаток 1. Входная кромка дополнительного ребра 5 расположена в горловом сечении 10, являющемся самым узким сечением межлопаточного канала 3. Выходная кромка дополнительного ребра 5 расположена в направлении его продольной оси O2 на расстоянии δ за выходным сечением 8 межлопаточного канала 3, причем δ находится в диапазоне от 0.08b до 0.1b. Высота дополнительного ребра 5 выполнена равной 0.08b. Ширина S основного 4 и дополнительного 5 ребер у основания не превышает 1 мм.The longitudinal axis O 2 of the
Лопаточная решетка турбомашины работает следующим образом.The blade lattice of a turbomachine works as follows.
В рабочем процессе газообразная среда обтекает лопатки 1. Основные ребра 4 добавляют гидравлическое сопротивление на пути потока, перетекающего в пристеночной области в нормальном к скорости основного течения направлении. В результате большие канальные вихри, зарождающиеся в области пограничного слоя, толщина которого в лопаточной решетке определяется по формуле Δ=0.08b (Дейч М.Е. Техническая газодинамика. Издательский дом МЭИ, 1961 год), разделяются на малые.In the working process, a gaseous medium flows around the blades 1. The
Расположение продольной оси O1 основных ребер 4 препятствует образованию дополнительных вихревых токов и отрывов потока от поверхности основных ребер 4. Линейное возрастание высоты основных ребер 4 от нулевого значения до значения, равного толщине пограничного слоя, позволяет эффективно подавлять канальный вихрь, интенсивность которого возрастает по мере прохождения потока в межлопаточном канале 3, сохраняя при этом профильные потери на низком уровне. Нулевая высота основного ребра 4 в области входной кромки обуславливает его низкое гидравлическое сопротивление. Снижение числа основных ребер 4 снижает профильные потери.The location of the longitudinal axis O 1 of the
В области косого среза решетки дополнительные ребра 5 подавляют парные вихри за счет дополнительного гидравлического сопротивления на пути вторичных токов. Расположение продольной оси O2 дополнительных ребер 5 препятствует образованию дополнительных вихревых токов и отрывов потока от их поверхности. Расположение входной и выходной кромок дополнительных ребер 5 обеспечивает эффективное подавление парных вихрей, распространяющихся в области косого среза. Треугольная форма поперечного сечения, а также высота дополнительных ребер 5, равная толщине пограничного слоя в лопаточной решетке, обуславливает низкие профильные потери.In the area of the oblique cut of the lattice,
Опытным путем было установлено, что увеличение высоты основных ребер 4 и дополнительных ребер 5 свыше 0.08b приводит к тому, что часть ребер выходит за пределы пограничного слоя, что способствует резкому возрастанию профильных потерь. Увеличение расстояния δ более 0.1b способствует увеличению профильных потерь, а уменьшение δ менее 0.08b приводит к увеличению потерь со вторичными токами.It was experimentally established that an increase in the height of the
При установке основного 4 и дополнительного 5 ребер на внутренней стороне обеих концевых поверхностей 2 лопаточной решетки достигается наилучшая аэродинамическая эффективность лопаточной решетки турбомашины.When installing the main 4 and additional 5 ribs on the inner side of both
Использование изобретения позволяет повысить аэродинамическую эффективность лопаточной решетки турбомашины за счет снижения концевых и профильных потерь.The use of the invention allows to increase the aerodynamic efficiency of the blade lattice of a turbomachine by reducing the end and profile losses.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137623A RU2626285C1 (en) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Turbomachine blade system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137623A RU2626285C1 (en) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Turbomachine blade system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2626285C1 true RU2626285C1 (en) | 2017-07-25 |
Family
ID=59495806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016137623A RU2626285C1 (en) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Turbomachine blade system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2626285C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221803U1 (en) * | 2023-06-30 | 2023-11-23 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | GAS TURBINE BLADE RING |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2135286A1 (en) * | 1971-07-15 | 1973-01-25 | Wilhelm Prof Dr Ing Dettmering | RUNNER AND GUIDE WHEEL GRILLE FOR TURBO MACHINERY |
JPS5254808A (en) * | 1975-10-31 | 1977-05-04 | Hitachi Ltd | Blade arrangement device of fluid machine |
SU877086A2 (en) * | 1979-10-12 | 1981-10-30 | Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им. Н.Е.Жуковского | Turbomachine blade grid |
DE102010033708A1 (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-09 | Alstom Technology Ltd. | Turbine stage has series of adjacent profiled blades distributed in circumferential direction, where blades contain pressure surface and suction surface, and extends from end wall in radial manner |
US20140348660A1 (en) * | 2013-05-24 | 2014-11-27 | MTU Aero Engines AG | Blade cascade and continuous-flow machine |
-
2016
- 2016-09-21 RU RU2016137623A patent/RU2626285C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2135286A1 (en) * | 1971-07-15 | 1973-01-25 | Wilhelm Prof Dr Ing Dettmering | RUNNER AND GUIDE WHEEL GRILLE FOR TURBO MACHINERY |
JPS5254808A (en) * | 1975-10-31 | 1977-05-04 | Hitachi Ltd | Blade arrangement device of fluid machine |
SU877086A2 (en) * | 1979-10-12 | 1981-10-30 | Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им. Н.Е.Жуковского | Turbomachine blade grid |
DE102010033708A1 (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-09 | Alstom Technology Ltd. | Turbine stage has series of adjacent profiled blades distributed in circumferential direction, where blades contain pressure surface and suction surface, and extends from end wall in radial manner |
US20140348660A1 (en) * | 2013-05-24 | 2014-11-27 | MTU Aero Engines AG | Blade cascade and continuous-flow machine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221803U1 (en) * | 2023-06-30 | 2023-11-23 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | GAS TURBINE BLADE RING |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10415392B2 (en) | End wall configuration for gas turbine engine | |
US7637720B1 (en) | Turbulator for a turbine airfoil cooling passage | |
US10711619B2 (en) | Turbine airfoil with turbulating feature on a cold wall | |
CN101779001B (en) | Blade cooling structure of gas turbine | |
US9039371B2 (en) | Trailing edge cooling using angled impingement on surface enhanced with cast chevron arrangements | |
US8876475B1 (en) | Turbine blade with radial cooling passage having continuous discrete turbulence air mixers | |
Gupta et al. | Review on Heat Transfer Augmentation Techniques: Application in Gas Turbine Blade Internal Cooling. | |
US10364684B2 (en) | Fastback vorticor pin | |
US20050175454A1 (en) | Turbulated hole configurations for turbine blades | |
RU2626285C1 (en) | Turbomachine blade system | |
Shevchuk et al. | Validation and analysis of numerical results for a varying aspect ratio two-pass internal cooling channel | |
Khalatov et al. | Heat transfer and friction factor in the rib roughened blade leading edge cooling passage | |
Andreoli et al. | Aerothermal optimization of fully cooled turbine blade tips | |
Parbat et al. | Numerical Study of Heat Transfer in Novel Wavy Trailing Edge Design for Gas Turbine Airfoils | |
RU170008U1 (en) | AXIAL TURBO MACHINE SHOVEL | |
Fu et al. | Numerical study of the effect of honeycomb tip on tip leakage flow in turbine cascade | |
Siddique et al. | Validation and analysis of numerical results for a two-pass trapezoidal channel with different cooling configurations of trailing edge | |
Saha et al. | Performance evaluation of a modified cross section grooved channel as turbulence promoter in internal cooling channel of a gas turbine blade | |
RU131416U1 (en) | COOLED GAS TURBINE SHOVEL | |
Winkler et al. | Turbine endwall contouring for the reduction of endwall heat transfer using the ice formation method along with computational fluid dynamics | |
KR101919328B1 (en) | Structure of C-guide in the matrix cooling channel to increase the cooling performance of internal passage of turbine blade | |
Sivakumar et al. | Gas turbine blade cooling at mid-chord region by using rib turbulators–a review | |
AU2021101294A4 (en) | Turbine blade of gas turbine engine with composite cooling structure composed of v-shaped ribs and dimples | |
EP3276128A1 (en) | Coolable wall element | |
Saha et al. | Effect of entrance geometry and rotation on heat transfer in a narrow (AR= 1: 4) rectangular internal cooling channel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190704 Effective date: 20190704 |