[发明专利]一种透平动叶片

说明书

本发明涉及一种透平动叶片，该透平动叶片叶身的二维叶型的重心沿叶高分布符合一种特殊的弯曲曲线，该弯曲曲线在0.2H以下和0.8H以上为直线段，且直线段与叶高方向的夹角满足如下要求：β≤α≤15°，其中α为根部直线段与叶高方向的夹角；β为顶部直线段与叶高方向的夹角，H为叶高；所述弯曲曲线在0.2H与0.8H之间为圆弧段或直线段；当弯曲曲线在0.2H与0.8H之间为直线段时，中部直线段与根部和顶部直线段之间采用圆弧进行过渡。本发明的叶片能减小根、顶部的二次流损失，减弱背弧面的扩压，降低气动损失，提高透平动叶片的气动性能。

技术领域

本发明涉及一种透平动叶片，具体涉及一种具有特殊弯曲规律的透平动叶片，属于汽轮机通流技术领域。

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直接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气流损失，主要包括两个方面：型面损失和端部二次流损失。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）的表面摩擦损失，通常可以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，导致产生端部二次流损失。透平动叶片的设计中，若未考虑端部二次流损失，会导致动叶片气动性能差、气动损失高，进而影响汽轮机的整机效率。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种能减小根、顶部的二次流损失，减弱背弧面的扩压，降低气动损失，提高透平动叶片的气动性能的透平动叶片。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种透平动叶片，所述透平动叶片由多个二维叶型沿透平动叶片的高度方向叠合而成，所述多个二维叶型的重心沿叶高方向分布为一弯曲曲线，所述弯曲曲线在叶片根部和顶部为直线段，且直线段与叶高方向之间存在夹角。

对上述技术方案的进一步设计为：直线段与叶高方向之间的夹角满足如下要求：β≤α≤15°；α为根部直线段与叶高方向的夹角，β为顶部直线段与叶高方向的夹角。

所述弯曲曲线在0.2H以下为根部直线段，在0.8H以上为顶部直线段，H为叶高。所述弯曲曲线在0.2H与0.8H之间为圆弧段或直线段。

当弯曲曲线在0.2H与0.8H之间为直线段时，中部直线段与根部和顶部直线段之间采用圆弧进行过渡。

所述二维叶型的截面的边缘为由内弧曲线和背弧曲线围成的月牙状封闭曲线。

所述弯曲曲线在0.2H至0.8H范围内的分布规律依据不同的 H/C₀分为以下三类：

在H/C₀≤0.5时，弯曲曲线中部为弧线段，且满足d≤0.1H，d为叶片中心处重心与根端或顶端处重心的轴向距离，C₀为根部二维叶型截面的弦长。

在0.5H/C₀1，且d≤0.08H时，弯曲曲线中部为圆弧段。在0.5H/C₀1时，若弯曲曲线中部采用圆弧段无法满足d≤0.08H，则弯曲曲线中部选用直线段，使得d≤0.08H。

在H/C₀≥1，且d≤0.05H时，弯曲曲线中部为直线段。

本发明的有益效果为：

（1）本发明的透平动叶片将二维叶型按照一种特殊弯曲规律叠合成型，该弯曲曲线在0.2H以下和0.8H以上为直线段，相对于中部截面，根、顶部均向背弧侧倾斜。其目的是：使叶片通道向外的力与径向压力梯度和流线曲率向心力平衡，从而降低端部通道内的汽流速度，减小二次流损失，减弱背弧面的扩压，降低动叶片气动损失，有效提高动叶片的气动性能。由于透平动叶片根部的二次流一般强于顶部，所以本发明的透平动叶片根部的倾斜角度不小于顶部。