[发明专利]叶片及其造型方法和轮机

说明书

本发明涉及叶片造型技术领域，尤其涉及叶片及其造型方法和轮机。叶片包括不同半径位置的叶型段，所有叶型段按半径位置沿积叠线串联，积叠线穿过所有叶型段的重心；积叠线包括n个串联的弯折段；弯折段包括串联的第一弯折和第二弯折，第一弯折和第二弯折的弯折方向相反，n≥1；相邻两个弯折段之间所连接的两个弯折的弯折方向相反。本发明中积叠线设计为多个弯折段串联，每个弯折段串联，形成起伏的结构，整个积叠线形成多个起伏，叶型段沿积叠线堆叠后得到的叶片前缘自然构造出凹凸结构。本技术在不改变叶片叶型的前提下，利用积叠线的起伏构造出叶片前缘的凹凸结构，提高了叶片在大攻角下良好的流体动力性能。

技术领域

本发明涉及叶片造型技术领域，尤其涉及叶片及其造型方法和轮机。

背景技术

燃气轮机是实现能源高效清洁转化和保障国家能源安全的重大技术装备，包括航空发动机、舰船用或发电用的燃气轮机等。燃气轮机由压气机、燃烧室和透平三部分组成。燃气涡轮发动机中，压气机(compressor)利用高速旋转的叶片给空气作功以提高空气压力。透平(turbine)将流体介质中蕴有的能量转换成机械功的机器，又称涡轮。从进气装置进入的空气在压气机中被压缩后，进入燃烧室并与喷入的燃油混合燃烧，生成高温高压燃气。燃气在膨胀过程中驱动高速旋转，将能量转变为涡轮功。涡轮带动压气机吸进空气并进行压缩，发动机由此进行连续性工作。其中，压气机与透平都是由叶片构成的，在大攻角下，都存在失速导致效率快速降低的问题。尤其是对于压气机，在大攻角的情况下，失速还容易导致喘振现象，使压气机乃至燃气轮机在短时间内损毁，燃气轮机在设计与运行过程中必须防止压气机失速喘振。因此，叶轮旋转机械特别是压气机的设计，高度重视叶片的大攻角性能。

为了提高叶片在大攻角下具备良好的流体动力学特征，如图3所示，在叶片的前缘加装凸块，但这种叶片难以应用在压气机中，压气机实际设计中所采用的叶型，都是通过大量实验所形成的成熟规范。如果加装凸块，将改变压气机叶型形状，从而产生难以预测的后果。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明为解决上述至少一个问题，本发明提供了一种叶片，本发明还提供了一种轮机，本发明还提供了一种叶片的造型方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种叶片，其包括不同半径位置的叶型段，所有所述叶型段按半径位置沿积叠线串联，所述积叠线穿过所有所述叶型段的的重心；所述积叠线包括n个串联的弯折段；所述弯折段包括串联的第一弯折和第二弯折，所述第一弯折和所述第二弯折的弯折方向相反，n≥1；相邻两个弯折段之间所连接的两个弯折的弯折方向相反。

在该技术中依然保留叶片不同半径处的叶型段，将积叠线设计为多个弯折段串联，每个弯折段由第一弯折、第二弯折串联，形成起伏的结构，真个积叠线形成多个起伏，叶型段沿积叠线堆叠后得到的叶片前缘自然构造出凹凸结构。从而，本技术在不改变叶片叶型的前提下，利用积叠线的起伏构造出叶片前缘的凹凸结构，提高了叶片在大攻角下良好的流体动力性能。

在一些实施例中，优选为，所述第一弯折和/或所述第二弯折为折线或曲线。折线具备弯折，曲线也具备弯折，弯折的线型促使积叠线呈起伏变化，方便叶型段堆叠后形成叶片前缘具备凹凸结构，提高叶片在大攻角下良好的流体动力性能。

在一些实施例中，优选为，当第一弯折和/或第二弯折为折线时，不同弯折段中，折线的两个边之间的夹角不同或相同。夹角不同则形成起伏状态不同的积叠线，可形成更符合大攻角下良好流动动力性能的叶片。夹角相同则形成同样浮起或伏落的积叠线，在某些情况下，更适于大攻角下良好流动动力性能。

在一些实施例中，优选为，当第一弯折和/或第二弯折为曲线时，不同弯折段中曲线的曲率相同或不同。曲率不同，曲率半径可相同或不同，形成起伏程度不同的积叠线，可形成更符合大攻角下良好流动动力性能的叶片。曲率相同，曲率半径相同则形成同样浮起或伏落的积叠线，在某些情况下，更适于大攻角下良好流动动力性能。