[发明专利]涡轮机末级流路

说明书

技术领域

本发明大体涉及燃气涡轮发动机，确切地说，涉及用于优化性能的燃气涡轮机末级(last stage)流路和相关扩散器入口。

背景技术

一般而言，燃气涡轮机由流经其中多个级的热燃烧气体流进行驱动。燃气涡轮发动机通常可以包括位于涡轮机的末级下游的扩散器。扩散器将离开末级的热燃烧气体流的动能转化为采用增加的静压形式的势能。可能已知多种不同类型的扩散器以及类似物。

已知多个参数会对燃气涡轮机整体性能造成影响。然而，试图在不考虑扩散器的情况下通过这些参数中的变化来改进燃气涡轮机整体性能通常导致扩散器性能降低，并且由此降低燃气涡轮机整体性能和效率。

因此，需要一种优化的涡轮机末级流路，并且考虑扩散器入口轮廓。末级流路与扩散器入口轮廓的结合考虑应当优化涡轮机和扩散器的整体性能。

发明内容

本发明在此提供一种燃气涡轮发动机。所述燃气涡轮发动机可以包括涡轮机、和设置于所述涡轮机下游的扩散器。所述涡轮机可以包括多个末级桨叶、多个末级喷嘴，以及约0.95或更高的所述末级喷嘴的测量比(gauging ratio)。

所述测量比包括喉部长度与桨距之间的比率。所述涡轮机包括小于约0.7的桨叶轮毂入口相对马赫数。所述涡轮机包括约20或更高的压力比。所述涡轮机包括约0.4到约0.65的半径比；所述半径比包括从转子到末级桨叶的轮毂的轮毂半径，以及从所述转子到所述末级桨叶的叶尖的叶尖半径。所述涡轮机包括大于约零(0)的轮毂反动度；所述轮毂反动度包括所述末级桨叶的压力比以及末级的压力比。所述涡轮机包括小于约20度的非引导转动角；所述非引导转动角包括末级桨叶的从喉部到后端的角。所述涡轮机包括小于约一(1)的出口角比率；所述出口角比率包括末级喷嘴的叶尖侧出口角和轮毂侧出口角。所述涡轮机包括位于其中的末级流路。所述涡轮机包括环道，并且所述扩散器包括扩散器入口。

本发明进一步提供一种燃气涡轮发动机。所述燃气涡轮发动机可以包括涡轮机的末级、以及设置于所述涡轮机的所述末级下游的扩散器。所述涡轮机可以包括多个末级桨叶、多个末级喷嘴、穿过其中的流路，以及约0.95或更高的所述末级喷嘴的测量比。

所述测量比包括喉部长度与桨距之间的比率。所述涡轮机包括小于约0.7的桨叶轮毂入口相对马赫数，以及约20或更高的压力比。所述涡轮机包括约0.4到约0.65的半径比、大于约零(0)的轮毂反动度、小于约二十度的非引导转动角，及/或小于约一(1)的出口角比率。

本发明进一步提供一种燃气涡轮发动机。所述燃气涡轮发动机可以包括涡轮机的末级以及扩散器。所述涡轮机的所述末级可包括多个末级桨叶、多个末级喷嘴、穿过其中的末级流路，以及约0.95或更高的所述末级喷嘴的测量比。所述涡轮机的所述末级还可包括约0.4到约0.65的半径比、大于约零(0)的轮毂反动度(degree of hub reaction)、小于约二十度的非引导转动角(unguided turning angle)，及/或小于约一(1)的出口角比率(exit angle ratio)。本说明书中可以考虑其他类型的运行参数。

其中，所述测量比包括喉部长度与桨距之间的比率。

通过结合若干附图和所附权利要求书来阅读以下详细说明，所属领域的技术人员可清楚地了解本发明及相应专利的这些和其他特征以及改进。

附图说明

图1为燃气涡轮发动机的示意图，图示了压缩机、燃烧室、涡轮机和扩散器。

图2为如本说明书中可能描述的燃气涡轮机的多个部分的侧视图。

图3为图2所示涡轮机的一部分的示意图，图示了一对涡轮机喷嘴。

图4为图2所示涡轮机的一部分的示意图，图示了一个桨叶。

图5所示为跨图2所示涡轮机的喷嘴翼展的喷嘴测量比。

元件符号列表：