[发明专利]一种透平叶片叶身结构

说明书

技术领域

本发明涉及透平叶片，具体是一种透平叶片叶身结构。

背景技术

现有透平叶片的叶身造型主要局限于叶身二维叶型(二维叶型是指叶身横截面轮廓形状)的表面摩擦损失，也即型面损失，该型面损失主要考虑的是透平叶片叶身中部区域(即主流区域)，并没有考虑二次流动损失。然而，在透平叶片的结构中，造成透平叶片叶身型面损失的另一主要来源为叶身端部区域(即透平叶片叶身的根部区域和顶部区域)的二次流动损失。这种未考虑二次流动损失的透平叶片叶身结构，存在气动性能低、气动损失高的技术问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种能够有效提高气动性能、降低气动损失的透平叶片叶身结构。

本发明所采用的技术方法是，一种透平叶片叶身结构，所述叶身的二维叶型是由内弧曲线、背弧曲线围成的月牙状封闭曲线，具有特征参数弦长CH、轴向宽度CX；所述叶身由若干二维叶型按一定规律扭转叠合成型，具有特征参数叶身高度H；所述二维叶型的弦长CH沿叶片高度方向从根部向顶部成抛物线分布规律，趋势为叶身根部、顶部弦长大，中部弦长小；二维叶型的轴向宽度CX基本保持不变。

所述二维叶型的弦长CH分布规律满足如下关系式：

CH＝a·(x-H/2)²+CH_M……(1)

a＝4·(CH_R-CH_M)/H²……(2)

式中，CH为某叶高处二维叶型的弦长；

x为二维叶型所处截面的叶身高度；

H为叶身总高度；

CH_M为中间叶高处二维叶型的弦长；

CH_R为根部或顶部二维叶型的弦长。

所述二维叶型的轴向宽度CX满足如下关系式：

CX≈常数。

本发明的有益效果是：

1.本发明将叶身二维叶型的弦长沿叶片高度方向成抛物线状分布规律，且根、顶部的弦长分别大于中间弦长，以此可以使透平叶片同时兼顾根部区域、顶部区域和中部区域的不同的主要损失来源；具体的，透平叶片叶身的根部区域和顶部区域的大弦长，可以减小对应区域的叶片载荷水平，从而可以降低横向压力梯度，减小端部区域的二次流动损失；透平叶片叶身的中部区域的小弦长，可以减小该区域的型面损失大小；以此有效、可靠地提高透平叶片的气动性能、降低气动损失；

2.本发明将叶身在二维叶型的弦长抛物线状分布规律和等轴宽分布规律的同时约束下(即“变弦长、等轴宽”的造型特征)，不仅不会给透平叶片带来附加损失和结构布置的麻烦，而且能够使叶身二维叶型的安装角能够沿着叶片的高度方向呈现出有益于减小端部二次流动损失的几何特征，这进一步有效、可靠地提高了透平叶片的气动性能、降低了气动损失；本发明有利于大规模的应用和推广，可操作性强。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为透平叶片的几何结构示意图。

图2为图1中二维叶型的几何尺寸示意图。

图3为图1、图2所示二维叶型的弦长CH沿叶片高度方向变化规律的示意图。

图4为图1、图2所示二维叶型的轴向宽度CX沿叶片高度方向变化规律的示意图。

具体实施方式

参见图1和图2所示，本发明为透平叶片的叶身结构，透平叶片1的叶身是由由下而上的根部区域2、中部区域3和顶部区域4构成，各区域均有与之匹配的二维叶型5，所述二维叶型是指叶身横截面轮廓形状。

透平叶片1叶身的二维叶型5是由内弧曲线和背弧曲线围成的月牙状封闭曲线，其具有特征参数弦长CH(处在二维叶型进、出气侧的小圆公切线方向上，二维叶型的最大宽度)、轴向宽度CX(二维叶型在进气方向上的最大宽度)、节距T(相邻二维叶型的距离)、喉部宽度TH(相邻二维叶型组成的流道中，最小的通道距离)、安装角AS(二维叶型进、出气侧的小圆公切线与进气方向之间的夹角)。透平叶片1的叶身是由若干二维叶型5按一定规律扭转叠合成型，具有特征参数叶身高度H，二维叶型5的弦长CH沿叶片高度方向从根部向顶部成抛物线分布规律，趋势为叶身根部弦长和顶部弦长分别大，中部弦长小，且二维叶型5的轴向宽度CX基本保持不变。

上述二维叶型的弦长CH分布规律满足如下关系式：

CH＝a·(x-H/2)²+CH_M……(1)

a＝4·(CH_R-CH_M)/H²……(2)