[发明专利]用于燃气涡轮发动机的端壁构造

说明书

一种成型涡轮翼型组件，其包括由邻近彼此周向地定位的平台（30）形成的端壁（30a），和一排翼型（34a、34b），其一体地连结到端壁（30a）且横向地间隔分开，以限定在其间的流动通路（46）以便沿轴向方向疏导气体。槽部（62）被限定在位于每对翼型（34a、34b）前方的吸力侧脊部（58）和压力侧脊部（48）之间。每一个槽部（62）均具有伸长方向，其被对齐以引导流动进入在每对翼型（34a、34b）之间居中的流动通路（46）。

关于联邦政府资助的研发的声明

本发明的研发部分地由美国能源部授予的合同No. DE-FC26-05NT42644支持。因此，美国政府可在本发明中具有一定的权利。

技术领域

本发明总体上涉及燃气涡轮发动机，且更具体地涉及用于在燃气涡轮发动机中的翼型组件的端壁构造。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括压缩机区段、燃烧器和涡轮区段。压缩机区段压缩进入入口的环境空气。燃烧器将压缩空气与燃料结合并且点燃混合物从而形成限定工作流体的燃烧产品。工作流体行进到涡轮区段，在那里其膨胀以产生工作输出。涡轮区段内是成排的固定导叶，其将工作流体引导到联接于转子的成排旋转叶片。一排导叶和一排叶片构成的每一对在涡轮区段中形成级。

带有高性能要求的先进燃气涡轮试图在涡轮区段中尽可能多地减少气动损失。这相应地导致发动机的总体热效率和功率输出的改进。减少气动损失的一个可能的方式是在涡轮区段中结合叶片和导叶围带（shroud）上的端壁造型（contouring）。当被优化时，端壁造型能够导致二次流旋涡的影响的显著减少，其中二次流能够促成涡轮级中的损失。

发明内容

根据本发明的方面，提供成型涡轮翼型组件，其包括由定位成周向地彼此邻近的平台形成的端壁和一排翼型，其一体地连结于端壁且横向间隔开以在其间限定流动通路，以便沿轴向方向疏导气体。翼型中的每一个均包括在相对的前边缘和后边缘之间沿弦向方向延伸的凹入压力侧和横向相对的凸出吸力侧，弦向方向大体沿轴向方向延伸。压力侧脊部与每一个翼型相关联且由细长峰部（crest）限定，该细长峰部从相关联的翼型的压力侧上的弦线中点的前方处的位置延伸且延伸至翼型的前边缘的轴向前方处的位置。

压力侧脊部能够在成对翼型之间周向地延伸到流动通路内。

相对于翼型的弦长度测量，压力侧脊部的细长峰部能够从每一个翼型的前边缘的上游大约15%延伸到下游大约10%。

压力侧脊部能够延伸到且限定端壁的前方边缘上的突起区域。

吸力侧脊部能够与每一个翼型相关联，且能够由位于翼型的前边缘的前方处的细长峰部限定，且对于每对翼型，槽部能够被限定在压力侧脊部和吸力侧脊部之间，该槽部具有伸长方向，其被对齐以引导流动进入每对翼型之间居中的流动通路。

端壁的上游边缘能够限定沿周向方向延伸的波状表面。

根据本发明的另一方面，提供成型涡轮翼型组件，其包括通过定位成周向地彼此邻近的平台形成的端壁和成排翼型，其另一体地联结到端壁且侧向间隔开以在其间限定流动通路用于沿轴向方向引导气体。翼型中的每一个包括在相对前边缘和后边缘之间沿弦向方向延伸的凹入压力侧和侧向相对的凸出吸力侧，弦向方向大体沿轴向方向延伸。槽部限定在端壁中，且定位在翼型的前边缘的前方处，以及延伸到至少与翼型的前边缘水平的轴向位置。槽部具有伸长方向，其对准成引导流动到在每对翼型之间居中的流动通路。

对于每对翼型，每一个槽部能够限定在压力侧脊部和吸力侧脊部之间，每一个压力侧脊部能够在相关联的翼型的前边缘前方从相关联的翼型的压力侧延伸，且吸力侧脊部能够具有细长峰部，其邻近相关联的翼型的吸力侧延伸且定位在翼型的前边缘的前方。

槽部能够从端壁的上游边缘延伸，且端壁的上游边缘能够限定沿周向方向延伸的波状表面。