[发明专利]一种透平叶片

说明书

本发明公开了一种透平叶片，包括叶身，该叶身由若干个二维叶型按一定规律叠合扭转成型，所述二维叶型是由内弧曲线和背弧曲线围成的月牙状封闭曲线；二维叶型具有特征弦长C、叶身高度H、相邻叶身各自对应的二维叶型之间的叶型栅距为t、二维叶型的相对栅距为t/C；相对栅距t/C沿叶身高度H方向从根部到顶部的变化规律满足二次多项式规律，趋势为叶身的中部相对栅距较大，其根部和顶部的相对栅距相对较小；叶型的轴向宽度沿叶片高度方向的变化趋势与叶片顶部截面的相对叶高值大小相关，但整个叶高范围内轴向宽度的变化幅度很小，本发明的透平叶片可同时兼顾根、中、顶部区域不同的损失来源，降低叶片气动损失，有效提高透平叶片的气动性能。

技术领域

本发明属于汽轮机通流技术领域，具体涉及一种透平叶片，其叶身结构根据一种特殊的流型规律控制而来。

背景技术

汽轮机通流技术对汽轮机的经济性起着决定性的作用，而透平叶片的气动性能决定着汽轮机通流性能的优劣。

通常透平叶片的气动性能取决于叶片的汽流损失，主要包括两方面：型面损失和端部损失。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），即叶身二维叶型的表面摩擦损失，通常可通过改变叶身横截面轮廓形状进行优化控制。端部损失来源于叶身端部区域（即透平叶片叶身的根部区域和顶部区域），该区域汽流的离心力不足以抵消压力梯度而造成的端部二次流损失。而现有大多数透平叶片的叶身造型都主要局限于叶身的型面损失，并没有考虑端部二次流动损失。这种未考虑端部二次流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：针对上述存在的问题，提供一种透平叶片，该叶片能够有效提高叶片通流气动性能，降低气动损失，以解决上述技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的透平叶片，包括叶身，所述叶身由若干个二维叶型按一定规律叠合扭转成型，所述二维叶型是由内弧曲线和背弧曲线围成的月牙状封闭曲线；所述二维叶型具有特征弦长C、叶身高度H、相邻叶身各自对应的二维叶型之间的叶型栅距为t、二维叶型的相对栅距为t/C；所述相对栅距t/C沿叶身高度H方向从根部到顶部的变化规律满足二次多项式规律，趋势为叶身的中部相对栅距较大，其根部和顶部的相对栅距相对较小。

进一步地，所述二维叶型的相对栅距t/C分布规律满足如下关系式：

t/C=ax2+bx+c (a≠0)，

式中，a、b、c的取值与根、中、顶部二维叶型的相对栅距大小相关；t/C为某叶高处二维叶型的相对栅距；x为二维叶型所处截面的叶身高度。

进一步地，所述二维叶型还具有轴向宽度Cx；所述二维叶型的轴向宽度Cx沿叶片高度方向的变化趋势与叶片顶部截面的相对叶高值大小相关，且满足以下关系：：

Cx_H Cx_T Cx_M，或者

Cx_T Cx_H Cx_M，或者

Cx_T Cx_M Cx_H；

其中，Cx _H为根部二维叶型的轴向宽度；Cx _M为中间叶高处二维叶型的轴向宽度；Cx _T为顶部部二维叶型的轴向宽度；DH为根部直径；DT为顶部直径；顶部截面的相对叶高值为DT/DH。

本发明的透平叶片，所述二维叶型还具有特征参数：喉部宽度T以及安装角A，所述叶身的造型过程包括以下步骤：

步骤1，选取叶身根部、中部、顶部的二维叶型相对栅距t/C_H、t/C_M、t/C_T，根部和顶部的相对栅距取值较中部小；