[发明专利]渐缩流道跨音速涡轮叶片及应用其的涡轮

权利要求书

1.一种渐缩流道跨音速涡轮叶片，其特征在于，其表面三维型线由N个叶型沿半径方向积叠而成，其中，N≥3；

该N个叶型中每个叶型均包括吸力面型线和压力面型线，该N个叶型中至少一个叶型的吸力面型线存在内凹型线。

2.根据权利要求1所述的渐缩流道跨音速涡轮叶片，其特征在于，所述吸力面型线与相邻叶片叶型的压力面型线之间构成宽度逐渐减小的叶型通道，该吸力面型线沿轴向包括：

遮盖段，为所述吸力面型线位于叶型通道内的部分；

无遮盖段，为所述吸力面型线位于叶型通道外的部分，包括：

第一子段，朝向叶片外部方向凸出；

第二子段，为所述的内凹型线，其朝向叶片内部方向凹入；以及

第三子段，朝向叶片外部凸出或为平直。

3.根据权利要求2所述的渐缩流道跨音速涡轮叶片，其特征在于，

所述第一子段和第二子段连接点的曲率为0，该连接点两侧的第一子段和第二子段具有正负符号相反的曲率；

所述第二子段和第三子段连接点的曲率为0，该连接点两侧的第二子段和第三子段具有正负符号相反的曲率。

4.根据权利要求2所述的渐缩流道跨音速涡轮叶片，其特征在于，所述吸力面型线为至少二阶连续的样条曲线、圆弧曲线或贝塞尔曲线。

5.根据权利要求4所述的渐缩流道跨音速涡轮叶片，其特征在于，所述吸力面型线为贝塞尔曲线，该贝塞尔曲线中：

轴向前端部分的控制点至少有一个位于吸力面型线的外侧；

中段部分的控制点至少有一个位于吸力面型线的内侧；

轴向后端部分的控制点位于吸力面型线上或吸力面型线的外侧。

6.根据权利要求2所述的渐缩流道跨音速涡轮叶片，其特征在于，所述无遮盖段的轴向长度占所述叶型轴向长度的14～55％，其中：

所述第一子段的轴向长度占所述叶型轴向长度的2～10％；

所述第二子段的轴向长度占所述叶型轴向长度的10～30％；

所述第三子段的轴向长度占所述叶型轴向长度的2～15％。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的渐缩流道跨音速涡轮叶片，其特征在于：

所述叶型个数N介于4～100之间；

所述吸力面型线和压力面型线通过叶型前缘、叶型尾缘的圆弧平滑连接，其中，该圆弧的半径介于0.1mm～5mm之间；

所述叶型的出口栅距与叶型通道的出口宽度之比介于1.1—3.5之间，叶型通道的几何喉口宽度为叶型尾缘小圆直径的8～15倍。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的渐缩流道跨音速涡轮叶片，其特征在于，所述N个叶型中全部或者位于叶片中部的若干个叶型存在所述内凹型线。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的渐缩流道跨音速涡轮叶片，其特征在于，所述N个叶型沿其重心、前缘、尾缘、弦线上的等比分点或中弧线上的等比分点积叠得到所述渐缩流道跨音速涡轮叶片表面三维型线，所述积叠的积叠线为直线或空间曲线。

10.一种包括权利要求1至9中任一项所述的渐缩流道跨音速涡轮叶片的涡轮，其特征在于，包括：

涡轮转子；以及

若干个所述渐缩流道跨音速涡轮叶片，沿周向均匀分布在所述涡轮转子的轮毂面上。