RU2734624C1 - Compressor blade, fan or turbine blade - Google Patents
Compressor blade, fan or turbine blade Download PDFInfo
- Publication number
- RU2734624C1 RU2734624C1 RU2018116405A RU2018116405A RU2734624C1 RU 2734624 C1 RU2734624 C1 RU 2734624C1 RU 2018116405 A RU2018116405 A RU 2018116405A RU 2018116405 A RU2018116405 A RU 2018116405A RU 2734624 C1 RU2734624 C1 RU 2734624C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- fan
- edge
- compressor
- flow
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/38—Blades
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения газотурбинных двигателей, вентиляторов, турбин, как самих газотурбинных двигателей, так и паровых турбин.The invention relates to the field of engine construction of gas turbine engines, fans, turbines, both the gas turbine engines themselves and steam turbines.
Известна рабочая лопатка вентилятора или компрессора патент US №6071077, МПК F04D 29/34, перо которой имеет входную кромку с углом наклона образующей к радиальной оси, изменяющийся по высоте лопатки от ее втулочного сечения до периферийного. Недостатком является неблагоприятный характер колебаний и пониженная степень аэродинамического демпфирования.Known rotor blade of a fan or compressor US patent No. 6071077, IPC F04D 29/34, the feather of which has an entrance edge with an angle of inclination of the generatrix to the radial axis, varying along the height of the blade from its sleeve section to the peripheral. The disadvantages are the unfavorable nature of the vibrations and the reduced degree of aerodynamic damping.
Известна рабочая лопатка вентилятора или компрессора патент РФ №2381388, МПК F04D 29/38, в котором техническим результатом является изменение характера колебаний, снижение уровня динамических напряжений в них и улучшение аэродинамических и акустических характеристик. Общим недостатком обоих изобретений является незначительное увеличение эффективности рабочих лопаток.Known rotor blade of a fan or compressor RF patent No. 2381388, IPC F04D 29/38, in which the technical result is a change in the nature of vibrations, a decrease in the level of dynamic stresses in them and an improvement in aerodynamic and acoustic characteristics. A common disadvantage of both inventions is a slight increase in the efficiency of the rotor blades.
Предлагаемый способ повышения эффективности рабочей лопатки вентилятора, компрессора или турбины позволяет не только значительно увеличить степень сжатия в каждой ступени или осуществить отбор энергии, но и уменьшить сопротивление потоку и нагрев воздуха в результате улучшения условий обтекания.The proposed method for increasing the efficiency of the rotor blade of a fan, compressor or turbine allows not only to significantly increase the compression ratio in each stage or to take off energy, but also to reduce the resistance to flow and heating of the air as a result of improving the flow conditions.
Целью изобретения является создание рабочей лопатки вентилятора, компрессора или турбины, которая имеет лучший КПД и высокое аэродинамическое качество. Поставленная цель достигается тем, что на нижней кромке лопатки создается система глухих отверстий, перпендикулярных хорде или наклоненных в сторону движения потока. Отверстия могут быть круглыми, эллипсоидными, коническими с основанием на нижнюю кромку, пирамидальными с основанием на нижнюю кромку или квадратными. Во всех случаях эффективность системы определяется отношением длины отверстий к площади сечения или средней площади сечения. Чем больше длина в «калибрах», тем выше эффективность отверстий. Эжектируемый движением потока, обтекающего нижнюю кромку лопатки, воздух, газ или пар отсасывается из заглушенных отверстий, тем самым снижая давление в отверстиях. Реакция среды на пустоты создает давление на нижнюю кромку, которое значительно превышает давление, вызванное разностью скоростей обтекания верхней и нижней кромки. Таким образом, подъемная сила создается не за счет разности скоростей потока, а за счет реакции среды на пустоты и так как она в несколько раз превышает подъемную силу стандартной лопатки, то при сложении она является основной результирующей подъемной силой.The aim of the invention is to provide a rotor blade of a fan, compressor or turbine, which has the best efficiency and high aerodynamic quality. This goal is achieved by the fact that a system of blind holes is created on the lower edge of the blade, perpendicular to the chord or inclined towards the direction of flow. The holes can be round, ellipsoidal, tapered with a base on the bottom edge, pyramidal with a base on the bottom edge, or square. In all cases, the efficiency of the system is determined by the ratio of the length of the holes to the area or the average area. The longer the length in "calibers", the higher the efficiency of the holes. Ejected by the movement of the flow past the lower edge of the blade, air, gas or steam is sucked out of the plugged holes, thereby reducing the pressure in the holes. The reaction of the medium to the voids creates a pressure on the lower edge, which is significantly higher than the pressure caused by the difference in flow velocities around the upper and lower edges. Thus, the lifting force is created not due to the difference in flow velocities, but due to the reaction of the medium to the voids, and since it is several times higher than the lifting force of a standard blade, then, when added, it is the main resultant lifting force.
Управление эффективностью (ее изменение) осуществляется изменением угла атаки лопатки на положительные или отрицательные углы.Efficiency control (its change) is carried out by changing the angle of attack of the blade at positive or negative angles.
При использовании обычной аэродинамической схемы лопатки с характерной кривизной на верхней кромке лопатки, увеличение подъемной силы происходит с увеличением угла атаки лопатки. На ней как обычно возникает разница давлений за счет разности скоростей обтекания и вызванная этой разностью подъемная сила, направленная вверх. Нижняя кромка, снабженная в большом количестве наклоненными в сторону движения потока глухими отверстиями, также обтекается набегающим потоком и за счет эжекторного эффекта в отверстиях создается разрежение, которое увеличивается с увеличением угла атаки, так как увеличивается угол эжектирования.When using the conventional aerodynamic design of the blade with a characteristic curvature at the upper edge of the blade, an increase in lift occurs with an increase in the angle of attack of the blade. On it, as usual, there is a pressure difference due to the difference in flow velocities and the lifting force caused by this difference, directed upward. The lower edge, equipped with a large number of blind holes inclined in the direction of the flow, is also flown around by the oncoming flow and, due to the ejector effect, a vacuum is created in the holes, which increases with increasing angle of attack, since the ejection angle increases.
При варианте «перевернутой лопатки», то есть когда характерная кривизна находится на нижней кромке лопатки, и также на нижней кромке расположено большое количество глухих отверстий, перпендикулярных хорде или наклоненных в сторону потока, увеличение подъемной силы происходит при увеличении отрицательных углов атаки до срыва потока. Это происходит потому, что на нижней кромке за счет характерной кривизны при увеличении отрицательного угла атаки возрастает по сравнению с верхней кромкой скорость обтекания в пограничном слое и тем самым резко возрастает эжекторный эффект. Так как подъемная сила «перевернутой лопатки», создаваемая за счет разности обтекания потоками верхней и нижней кромок направлена в этом случае вниз, то при векторном сложении с результирующей силой, возникающей в глухих отверстиях, она вычитается из нее. Результирующая сила больше и тем самым мы получаем выигрыш в общей силе. Это можно использовать при малых скоростях обтекания лопаток на компрессорах или на турбинах низкого давления для увеличения КПД.In the case of an inverted blade, that is, when the characteristic curvature is at the lower edge of the blade, and also at the lower edge there are a large number of blind holes perpendicular to the chord or inclined towards the flow, an increase in lift occurs with an increase in negative angles of attack until the flow stalls. This is because at the lower edge, due to the characteristic curvature, with an increase in the negative angle of attack, the flow velocity in the boundary layer increases in comparison with the upper edge, and thus the ejection effect sharply increases. Since the lifting force of the "inverted blade" created due to the difference in the flow around the upper and lower edges is directed downward in this case, then it is subtracted from it in the vector addition with the resulting force arising in the blind holes. The resulting strength is greater and thus we gain a gain in overall strength. This can be used at low blade velocities on compressors or low-pressure turbines to increase efficiency.
Работа лопатки иллюстрируется с помощью чертежей:The work of the blade is illustrated using the drawings:
На фиг. 1 показана описываемая лопатка;FIG. 1 shows the described blade;
На фиг. 2 – вариант с выпуклой кривизной на верхней кромке;FIG. 2 - variant with convex curvature at the upper edge;
На фиг. 3 – вариант с выпуклой кривизной на нижней кромке.FIG. 3 - a variant with a convex curvature at the lower edge.
Описываемая лопатка 1 с глухими отверстиями 2 имеет нижнюю кромку 3 и верхнюю кромку 4.The described blade 1 with
Лопатка работает следующим образом. Для увеличения эффективности лопатки 1 она снабжена глухими отверстиями 2, расположенными на нижней кромке лопатки 3 перпендикулярно хорде или с наклоном в сторону потока. Нижняя кромка 3 лопатки обдувается набегающим потоком, при этом из отверстий 2 отсасывается (эжектируется) воздух, образуя суммарную зону пониженного давления. Чем больше угол атаки лопатки, тем больше эжектирующий эффект за счет большей скорости обтекания и соответственно больших углов эжектирования. Зоной создания подъемной силы лопатки с помощью глухих отверстий теоретически можно считать от 0 градусов до зоны срыва потока - это зависит от скорости набегающего потока и формы лопатки. Формирование подъемной силы зависит от глубины глухих отверстий, диаметра отверстий или их средней площади, их наклона по потоку, суммарной площади отверстий на нижней кромке, скорости потока и его угла по отношению к нижней кромке.The scapula works as follows. To increase the efficiency of the blade 1, it is equipped with
Так как эффективность лопатки формируется за счет эжекции воздуха, газа или пара из отверстий, нижняя кромка имеет суммарное давление, вызванное реакцией среды на пустоты, существенно больше верхней и создает существенно большую подъемную силу по отношению к обычной лопатке на тех же скоростях и углах атаки соответственно в минусовую и плюсовую сторону.Since the efficiency of a blade is formed due to the ejection of air, gas or steam from the holes, the lower edge has a total pressure caused by the reaction of the medium to the voids, is significantly higher than the upper one and creates a significantly greater lifting force in relation to a conventional blade at the same speeds and angles of attack, respectively in the minus and plus sides.
Таким образом, использование изобретения позволяет достичь существенного выигрыша в энергетике вентилятора, компрессора или отбора мощности в турбине за счет создания значительно большей подъемной силы при одинаковых затратах энергии.Thus, the use of the invention makes it possible to achieve a significant gain in the energy of a fan, compressor or power take-off in a turbine due to the creation of a significantly greater lift at the same energy consumption.
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018116405A RU2734624C1 (en) | 2018-05-03 | 2018-05-03 | Compressor blade, fan or turbine blade |
PCT/RU2019/000278 WO2019212384A1 (en) | 2018-05-03 | 2019-04-19 | Blade and method for increasing blade efficiency |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018116405A RU2734624C1 (en) | 2018-05-03 | 2018-05-03 | Compressor blade, fan or turbine blade |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2734624C1 true RU2734624C1 (en) | 2020-10-21 |
Family
ID=68386343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018116405A RU2734624C1 (en) | 2018-05-03 | 2018-05-03 | Compressor blade, fan or turbine blade |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2734624C1 (en) |
WO (1) | WO2019212384A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1108251A1 (en) * | 1982-09-22 | 1984-08-15 | Университет дружбы народов им.Патриса Лумумбы | Axial compressor blade |
RU2529272C1 (en) * | 2013-05-16 | 2014-09-27 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Axial-flow compressor blade |
US20180106154A1 (en) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | General Electric Company | Contoured bondcoat for environmental barrier coatings and methods for making contoured bondcoats for environmental barrier coatings |
EP2267275B1 (en) * | 2009-06-24 | 2018-12-26 | Rolls-Royce plc | A shroudless blade |
-
2018
- 2018-05-03 RU RU2018116405A patent/RU2734624C1/en active
-
2019
- 2019-04-19 WO PCT/RU2019/000278 patent/WO2019212384A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1108251A1 (en) * | 1982-09-22 | 1984-08-15 | Университет дружбы народов им.Патриса Лумумбы | Axial compressor blade |
EP2267275B1 (en) * | 2009-06-24 | 2018-12-26 | Rolls-Royce plc | A shroudless blade |
RU2529272C1 (en) * | 2013-05-16 | 2014-09-27 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Axial-flow compressor blade |
US20180106154A1 (en) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | General Electric Company | Contoured bondcoat for environmental barrier coatings and methods for making contoured bondcoats for environmental barrier coatings |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019212384A1 (en) | 2019-11-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5354887B2 (en) | Swept blade for turbomachinery | |
US4781523A (en) | Fluid energy turbine | |
CN1272524C (en) | Turbomachine blade unit | |
RU2651905C2 (en) | Radial or mixed-flow compressor diffuser having vanes | |
CN101103198B (en) | Omni-directional wind turbine | |
US8764380B2 (en) | Rotor blade | |
US11220326B2 (en) | Part and method for producing a part having reduced drag by non-constant riblets | |
JP2001271792A (en) | Flow path for compressor with flute | |
JP2017528632A (en) | Endwall configuration for gas turbine engines | |
JP2001132696A (en) | Stationary blade having narrow waist part | |
US8678745B2 (en) | Rotor blade design for a wells turbine | |
EA013480B1 (en) | Wind turbine | |
US20180298912A1 (en) | Compressor blades and/or vanes | |
US20200080423A1 (en) | Blade with Protuberance for Turbomachine Compressor | |
US8708639B2 (en) | Turbine bucket shroud tail | |
RU2734624C1 (en) | Compressor blade, fan or turbine blade | |
JP7230058B2 (en) | Endwall contouring of conical endwalls | |
JP6352284B2 (en) | Turbine engine compression assembly | |
WO2018046067A1 (en) | Wind turbine blade comprising an airfoil profile | |
CN1240931C (en) | Three-D axial-flow turbine stage | |
EP3643877A1 (en) | Ducted propulsor with airfoils having a leading edge with a deflected region | |
US20140212287A1 (en) | Fluidfoil | |
US11773819B2 (en) | Rotor blade for a wind turbine | |
CN105697419B (en) | The twi-tier blade convergence type diffuser of centrifugal compressor | |
RU122699U1 (en) | TURBO MACHINE |