[发明专利]涡轮机的部件以及相关的涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮机部件，包括叶片以及具有非轴对称表面的平台。

背景技术

目前，有必要将设备性能的持续改善施加在计算机建模工具的使用上，该设备尤其是航空设备，例如涡轮喷气发动机的转子(即，由轮毂形成的组件，径向延伸的轮叶被附接至轮毂)。

这些工具有助于通过执行大量的模拟计算以对它们的某些特征进行自动优化来设计部件。

目前，用于对转子或定子的几何空气动力学优化和/或声学优化的寻求能够在导管(vein)处实现具有局部非轴对称的壁的轮毂(即，垂直于旋转轴线的平面中的截面不是圆形的)以表明那里的特定的优势条件，导管即用于使流体在轮叶之间流动的通道(换句话说，轮叶之间的截面)。非轴对称导管限定出三维空间的整体环形表面(轮毂的“薄片”)。

然而，可观察到的是，这些几何形状仍可被改善，尤其是涡轮机的压缩机级中的几何形状仍可被改善。实际上，叶片/壁的连接可保持二次流动的位点(并因此在压缩机级中保持可观的损失)，这是由于在壁的邻近处上的相当大的边界层从压缩机的上游发展，并且从叶片的拱背到相邻叶片的拱腹建立有压力梯度。

这些元件的结合使得具有低能量的流体在每个叶片的拱背上产生上涌，并通过巨大的漩涡表现为顺风，而巨大的漩涡是能源的损失。还可观察到在壁附近的过度偏转以及上述偏转的减小。

需要提供一种可用的新的几何形状，以使其能够纠正这些问题，以对设备的效率而言能够改善性能，但不会降低可操作性或机械强度。

发明内容

因此，本发明提出了一种涡轮机的部件或部件集，至少包括第一叶片和第二叶片以及平台，该第一叶片和第二叶片自平台延伸，

其特征在于，平台在第一叶片的拱腹和第二叶片的拱背之间具有限定出多个翼片的非轴对称的表面，多个翼片具有向叶片中的每个的前缘的下游延伸的大致三角形的截面，每个翼片与表面上的前导位置和后部位置相关联，翼片在表面上的前导位置和后部位置之间延伸，使得：

-前导位置位于叶片的从叶片的前缘延伸至后缘的弦的相对长度的5％和35％之间；

-翼片距第二叶片的拱背越远，所述翼片的前导位置轴向地距叶片的前缘越远。

部件的表面的这种特定的非轴对称的几何形状的翼片防止空气动力学的分离。

压缩机级的可操作性和效率因此而改善。

根据其他有利地并非限制性的特征：

●每个翼片具有的宽度介于第一叶片的拱腹和第二叶片的拱背之间的距离的5％和20％之间；

●每个翼片具有的高宽比介于0.3和1.3之间；

●每个翼片具有的高度介于1mm和25mm之间；

●每个翼片具有的高度沿翼片从前导位置到后部位置增大；

●每个翼片具有对应于第一叶片和第二叶片的中弧线的轨迹；

●与每个翼片相关联的后部位置位于所述叶片弦的相对长度的50％和105％之间；

●与每个翼片相关联的前导位置和后部位置各自位于距第二叶片的拱背的一定距离处，该一定距离介于第一叶片的拱腹和第二叶片的拱背之间的距离的10％和55％之间；

●表面限定出并置的两个或三个翼片；

●平台包括第一平台部分和第二平台部分，第一叶片自第一平台部分延伸，第二叶片自第二平台部分延伸，第一平台部分和第二平台部分之间的连接部形成翼片；

●表面由第一端平面和第二端平面限定出，表面通过至少一个C¹类的构建曲线来限定，至少一个构建曲线各自表示所述表面的半径的值，所述表面的半径的值为第一叶片的拱腹和第二叶片的拱背之间的沿大体平行于定位在每个翼片的前导位置和后部位置之间的端平面的平面的位置的函数；

●每个构建曲线通过经由数据处理装置实施以下步骤进行建模：

(a)将表示所述表面的半径的值的作为C¹类的曲线的构建曲线参数化，所述表面的半径的值为第一叶片的拱腹和第二叶片的拱背之间的位置的函数，曲线通过以下方式限定：

-两个端部控制点，其分别位于两个叶轮的每个上，所述表面在该两个叶轮之间延伸；

-位于端部控制点之间的至少一个中间控制点；

-至少一个样条曲线；

根据限定出端部控制点中的至少一个的一个或多个参数执行参数化；

(b)确定所述曲线的所述参数的最优值。

●平台具有环形形状，多个叶片沿环形形状被均匀地布置；

●平台在每一对连续的叶片之间具有相同的非轴对称的表面；