涡流生成装置的制作方法

文档序号:14606667发布日期:2018-06-05 19:53阅读:319来源:国知局
涡流生成装置的制作方法

本公开涉及一种如权利要求1中所述的涡流生成装置。其还涉及一种设置为燃料排放装置的上文所述类型的涡流生成装置,以及结合涡流生成装置和/或上述类型的燃料排放装置的连续燃烧系统。另一方面,公开了一种包括连续燃烧系统的燃气涡轮发动机。



背景技术:

连续燃烧的应用在燃气涡轮技术中已经变得日益流行。在连续燃烧中,氧化剂(例如,且最常见的,空气)与燃料混合来形成在化学剂量下总体贫瘠的燃料-氧化剂混合物。燃料燃烧,且离开第一燃烧级。热的仍富氧的烟道气体引导至第二燃烧级。在第一燃烧级与第二燃烧级之间,来自第一燃烧级的烟道气体可部分地膨胀,例如,如EP 718470中所述,或不膨胀,例如,如US 2014/0123665中所述。燃料与热的仍富氧的烟道气体混合,且自发燃烧。连续燃烧具有的优点在于优异的部分负载性能和调节比,即,以连续燃烧操作的发动机能够在大的负载范围内稳定地操作,同时仍允许控制污染物形成。然而,实现这些优点的先决条件是第二燃烧级中的烟道气体和喷射燃料的快速且可靠的混合,使得燃料在其自发燃烧之前与烟道气体均匀地混合,以及例如避免逆燃问题。

例如,US 2012/0272659公开了一种具有大体上翼形形状的燃料排放装置,其中翼型件后缘在平行于主流动方向看时具有波状的几何形状。燃料排放装置的大体上翼形形状的本体沿流向方向从前缘到后缘形成波形。在后缘处,具有穿过主流动方向的相对的速度分量的流相遇且混合,且形成从后缘向下游传播的涡流。所述涡流基本上在波状后缘的弯曲点处具有旋转中心。燃料通过布置在后缘处的排放器件排到氧化剂流中,且由于涡流,燃料与氧化剂很强地混合。例如,EP 2725301和EP 2725302(而不理解为限制性的)教导了具有燃烧器中的整体结合的燃料排放器件的此类涡流生成装置的应用。

尽管在本领域中也称为叶形燃料喷射器的所述燃料排放装置展示出了优异的性能,但不断增加的经验显示出了潜在改善的某些领域。一方面,制造过程证明是相当复杂和精细的。这可导致废品率提高。

EP 2725301公开了一种应用为燃料喷射器装置的涡流生成装置,其中波状几何形状称为"叶",且其中理解为等同于从下游观点看的后缘形状的叶的形状包括弯曲且附属的直区段,其中直区段进一步渐进至相邻弯曲部分或圆段。

另一方面,经验显示,从本领域获知的燃料排放装置在某些情况下趋于流分离。一方面,流分离引起额外的总压力损失,这继而又对整体发动机效率有不利影响,而并未增加燃料排放装置的混合性能。此外,波状喷射器装置表面处的流分离减小了旨在用于燃料混合的涡流沿着其生成的有效长度。这可降低混合性能,对污染物形成的控制有影响。



技术实现要素:

本文公开的主题的目的在于公开开始提到的类型的涡流生成装置。在一个方面,涡流生成装置应当适合用于如上文提到的燃料排放装置。在更特别的方面,涡流生成装置应当公开为使得避免本领域的缺陷,诸如但不限于上文提到的那些。在更特别的方面,涡流生成装置应当公开为以便展示出改善的空气动力特性,例如,诸如而不限于避免上文提到的流分离。在还有另一方面,涡流生成装置应当提供成以便生成下游涡流,其改善在涡流生成装置的后缘处喷射的燃料的混合。

这通过权利要求1中所述的主题达成。

不论明确提出与否,公开的主题的其它效果和优点将鉴于下文提供的公开内容变得清楚。

因此,公开了一种涡流生成装置,所述装置包括本体,其中本体包括前缘和后缘。流向方向限定为从前缘至后缘。本体还展示且沿翼展方向延伸。技术人员将理解且容易认识到,尽管前缘和后缘不一定排他地沿翼展方向延伸,但前缘和后缘中的各个具有沿翼展方向的至少一定范围。当然,公开的是其中前缘特别是沿翼展方向延伸的实施例。在穿过翼展方向截取的轮廓截面中,本体展示出翼形形状的几何形状。可以说,本体以沿翼展方向交错多个翼形形状的轮廓截面生成。各个翼形形状的轮廓截面具有从前缘延伸至后缘的弧线,弧线中的至少两条(即,在不同翼展位置截取的至少两个截面的弧线)展示出不同的弯曲角,使得本体展示出沿翼展方向的至少两个不同的流偏转角,或换言之,展示出至少两个翼展位置,在该处,弧线且因此流偏转角不同。这里应当注意,弯曲角的一般定义是在前缘和后缘处由切线与弧线的交叉形成的外部角。弯曲角等于由弦线与弧线切线形成的角度的和。本体还包括在前缘与后缘之间延伸且包括相应弧线的第一侧的翼形形状的轮廓线的第一表面,以及在前缘与后缘之间延伸且包括相应弧线的相对的第二侧的翼形形状的轮廓的第二表面。在此方面,两个表面位于弧线的相对侧。第一表面和第二表面在前缘和后缘处彼此接合,且因此形成本体的共同外表面。在后缘区域中,本体展示出波状形状,其中第一表面展示出从后缘向上游延伸的凹槽,且第二表面展示出与所述凹槽相对的从后缘向上游延伸的凸脊。在各个表面上,凸脊可沿翼展方向位于凹槽附近,且凹槽沿翼展方向位于凸脊附近。多个凹槽和凸脊可交替地设在各个表面上和后缘区域中。对于第一表面上的各个凹槽,第二表面上的凸脊可设在弧线的相对侧,且反之亦然。所述几何形状可认作是具有沿翼展方向相应地交错的不同流偏转角的翼形形状的轮廓截面的结果。轮廓截面的轮廓可在本体的上游或前缘区域中是相同的。相应的弧线可布置成在与前缘的交叉处平行于彼此。由于下游或后缘区域中的本体的波形几何形状,在从本体下游的观点看时,后缘展示出波状形状。在此方面,波状并非旨在规定平滑弯曲的形状,而是还表示或包括不连续的波状起伏。在从下游观点看时,后缘因此可包括转角或弯折,且可包括在转角或弯折处邻接彼此的直区段。然而,展示出波状形状将理解为使得在后缘的各侧,其包括至少一个凹入区段和至少一个凸出区段。仍换言之,在跟随后缘的范围从一个翼展端到另一个翼展端时,以及在从下游观点看时,后缘包括左旋弯曲或弯折或相应地有转角的区段,以及左旋弯曲或弯折或有转角的区段。弯折和转角在本公开的背景下很大程度上同义地使用,且表示线或表面的定向的急剧和突然变化,或两个不同定向的邻接线或表面之间的接头,这与连续弯曲的形状相反。跟随后缘的范围从一个翼展端到另一个翼展端在本公开的背景下理解为跟随沿所述边缘从一端到另一端的路径。在虚拟意义上,跟随该路径,将需要在右旋或顺时针弯折处右转,且在左旋或反时针弯折处左转。同样,人们将必须跟随左旋弯曲区段向左,且跟随右旋区段向右。

在从所述下游观点看时,后缘包括在转角处彼此邻接的至少两个相邻的后缘区段,且所述邻接区段或相应地其邻接切线包括与彼此的非零角。

技术人员将容易理解到,转角不一定表示具有零半径的尖转角。为了实用目的,转角和边缘在实际技术应用中大体上包括相比于总体结构的尺寸具有相对小的曲率半径的圆形区段。可能的最小半径例如可通过应用于初次定形构件的制造方法提供。另一方面,如果构件设在热气流中,则最小半径可由关于热输入和局部表面/体积比的考虑限制。大体上,可假定,出于空气动力性能的原因,后缘的下游端设置为尽可能实际的尖边缘,即,在从翼形件的第一表面到第二表面的过渡中具有最小曲率半径。所述半径可称为后缘末端半径。此外,还提供了最小后缘厚度。因此,在从下游观点看时,如果所述过渡处的较小曲率半径最大是最小后缘末端半径的两倍,且特别是最大与最小后缘末端半径一样大,则两个后缘区段之间的过渡可相应地认作是转角或弯折。在其它方面,在从下游观点看时,如果所述过渡处的较小曲率半径最大测量到后缘的厚度且特别是最大与后缘的厚度的一半一样大,则两个后缘区段之间的过渡可相应地认作是转角或弯折。此外,在从下游观点看时,如果所述过渡处的较大曲率半径最大是最小后缘末端半径的四倍,且特别是最大与最小后缘末端半径的三倍一样大,则两个后缘区段之间的过渡可相应地认作是转角或弯折。在其它方面,在从下游观点看时,如果所述过渡处的较大曲率半径最大测量到后缘的厚度两倍且特别是最大与后缘的厚度的1.5倍一样大,则两个后缘区段之间的过渡可相应地认作是转角或弯折。在此方面,较小和较大的曲率半径是指从下游观点看时的转角的外半径和内半径。技术人员还将认识到,相对于内半径和外半径的上述公式化要求可累积地应用。

注意,在本公开的框架内,定冠词"一个"或"一种"的使用绝不是规定单数,其也并未排除多个提到的部件或特征的存在。因此,将以"至少一个"或"一个或多个"的意义来阅读。

具有平滑的连续波状后缘的如从本领域获知的涡流生成装置将在后缘的各个拐点处生成涡流。换言之,对于沿后缘的翼展方向的各个波状"波长"或"周期",将生成两个涡流。大体上已知,在将涡流生成装置应用为燃料排放装置时,沿后缘的中线放置燃料喷嘴,或相应地放置在后缘的拐点上。在应用本公开的教导内容方面,即,向后缘提供弯折或转角,涡流可在各个弯折或转角处生成。依靠本公开的教导内容,因此有可能沿翼展范围生成具有相同"波数"的大量涡流。如下文将变得更清楚的那样,有可能定形后缘,使得对于燃料排放喷嘴生成两个相邻涡流,这加强了燃料与氧化剂的混合。这允许对来自燃烧的污染物形成的甚至改进的控制,且允许将逆燃状态移到超过从本领域获知的极限。

在从本体上游的观点看时,前缘在某些情况中可为非波状的。这意味着在从上游方向看时,前缘是直的和/或单向的弯曲或弯折中的一者。即,在从上游观点看时,或另一方面,在穿过入流方向的截面中,前缘在某些实施例中可为直的。在其它情况中,其可为弓形或多边形的。对于某些情况,其可为圆形或部分圆形或椭圆形或部分椭圆形的,或展示出弯折形状。在此方面,非波状将意思是在提到的视线方向上,前缘没有拐点。在跟随前缘的范围从一个翼展端到另一个翼展端时,且在沿流动方向看时,前缘因此排他地包括直的和/或左旋弯曲或弯折的范围,或排他地包括直的和/或右旋弯曲或弯折的范围,但不包括左旋弯曲或弯折区段,以及右旋弯曲或弯折区段。右旋也可表示为顺时针,而左旋可表示为反时针。因此,可以说,前缘是直的和/或单向的,顺时针或反时针弯曲或弯折的。仍换言之,前缘在其各侧是平坦或凹形或凸形的,但不包括凹形和凸形范围的组合。

按照相对于前缘形状的以上说明,前缘处的本体可展示出非起伏形状,而后缘在从下游观点看时展示出波状形状。因此,本体在下游区段中是起伏的,且本体的起伏沿下游方向从前缘到后缘增大。即,本体的表面上的凹槽的深度以及本体的表面上的凸脊的高度朝后缘增大。

可不存在凸脊和凹槽,即,本体在本体的上游或前缘区域不是波形的,这在某些实施例中可从前缘延伸弦长的至少1/3。

在如本文所述的涡流生成装置的更特别的示例性实施例中,后缘包括从下游观点看时的至少一个直后缘区段。在甚至更特别的实施例中,后缘可由在转角处彼此邻接的直后缘区段构成,也就是说,排他地包括直后缘区段。在这种情况下,除所述实施例的其它有益效果外,本体的三维弯曲区段的缺失还用于很大程度上便于制造,且特别是借助于铸造来制造。

技术人员将容易认识到在给定的流场中,后缘的转角或弯折越尖锐,即,两个邻接后缘区段或相应地其邻接切线弯折所处的角度越大,生成的涡流越强。在某些情况下,邻接区段之间的至少一个弯折角总计为至少30°或超过其。在其它情况下,后缘的邻接区段之间的至少一个弯折角大于或等于60°。

在另外的情况中,在从下游观点看时,后缘包括至少两个转角。在跟随后缘的范围从第一翼展端到第二翼展端时,第一转角处的两个邻接且相邻的后续后缘区段之间的弯折是右旋或左旋中的一者,且第二转角处的两个邻接的相邻后续后缘区段之间的弯折是右旋或左旋中的另一者。在此方面,后续的后缘区段是指跟随所述范围从所述第一翼展端到第二翼展端时的后缘区段的顺序。将理解的是,在提供左旋转角以及右旋转角方面,在全局视图中,后缘包括拐点,且因此可向后缘提供波状或波形形状,即使在从下游观点看时仅由直后缘区段构成。所述直后缘区段在右旋或顺时针转角处和在左旋或逆时针转角处邻接相邻的直后缘区段。

应当注意,在这一点上,在从下游观点看时,直后缘区段不是必需的,然而,在某些实施例中,例如在涡流生成装置的平面视图中看时是直的,只要参考观察方向中的投影是直的。也就是说,弦长可沿翼展范围变化。

在特定实施例中,在从下游观点看时,以及在跟随后缘范围从第一翼展端到第二翼展端时,两个相邻的后缘区段之间的各个弯折角可小于90°。在甚至更特别的实施例中,弯折角可大于或等于85°且小于90°。在借助于铸造来制造涡流生成装置时,将弯折角限于小于90°(例如小于88°或小于或等于87°)可证明是有益的。弯折角将理解为超过转角或弯折的邻接后缘区段中的一个的虚拟延伸与另一个邻接后缘区段之间的角度。另一方面,其可认作是两个邻接后缘区段或相应地其邻接切线之间包括的最小角度与180°的补角,即,180°减去在两个邻接后缘区段或相应地其邻接切线之间包括的最小角度。将理解,角度的选择取决于某些空气动力考虑,例如,诸如但不限于关于涡流强度的考虑,且还取决于特定几何形状、选择的制造方法和制造花费,例如,诸如避免铸造中的底切。将理解,角度越大,则总压力损失将越高。对于一种情况可合理假定的是,弯折角的值略低于90°,即,例如,大于或等于80°,或者大约或等于85°且小于90°,例如达到88°或更特别地达到87°,可在应用铸造方法方面提供与可接受的制造花费组合的良好空气动力性能。

在另外的情况中,涡流生成装置可提供成使得在从下游观点看时,在后缘的右旋弯折范围内,所有紧接连续的右旋弯折的弯折角的和小于180°,且在后缘的左旋弯折范围内,所有紧接连续的左旋弯折的弯折角的和小于180°。在某些实施例中,所述和可小于或等于176°,且更特别地小于或等于174°。因此,避免了后缘叶形几何形状内的底切。这继而很大程度上便于通过铸造来制造,因为由于缺少底切,铸造的构件可容易从铸模除去。至少,曲折的后缘区域中没有底切来阻碍铸造构件从铸模除去。此外,由于将弯折角的所述和限于小于180°,提供的拔模角进一步便于分开铸造的构件和铸模。例如,在EP 2725301的图8d中可见,其中成相同定向的两个连续的弯折的弯折角的和是180°,铸模的底切存在于燃料喷嘴的区域中。另外,在考虑EP 2725301的图8e时,将清楚,铸模将需要平行于铸造壁除去,且因此将基本上沿直后缘区段的整个长度与铸造壁接触。该情形在将所有紧接连续的左旋弯折或所有紧接连续的右旋弯折的弯折角的和限于小于180°的值中得到了改善。

然而,在其它公开方面中,弯折角可大于或等于60°且小于或等于120°。更特别地,所述角度可大于或等于70,且小于或等于110°。甚至更特别地,所述角度可大于或等于80°且小于或等于100°。在某些实施例中,所述角度可为至少大约90°,例如,可在大于或等于85°且小于或等于95°的范围中。大体上可指出,在应用增材制造方法时,大于90°的角度以及其它底切可容易制造,且可不理会可应用成便于铸造构件的限制,如上文提到的那些。

后缘可包括多个的至少两个直后缘区段,其中在从下游观点看时,各个直后缘区段在后缘的转角处邻接另一个后缘区段,其中特别地,各个直后缘区段在后缘的转角处邻接另一个直后缘区段。在甚至更特别的实施例中,后缘可包括至少三个直后缘区段,其中所述直后缘区段中的第一个在第一直后缘区段的第一端处和后缘的转角处邻接其它直后缘区段中的一个,且在第一直后缘区段的第二端处和后缘的第二转角处邻接其它直后缘区段中的第二个。除越来越多的相互邻接的直后缘区段之外,整个后缘可由直后缘区段构成。将理解,在后一情况中,在上文提到的意义内,转角或弯折的一部分需要是右旋的,而转角或弯折的另一部分需要是左旋的,以便提供波状后缘。

在从下游观点看时,波状后缘可提供成以便展示出多边形的波形形状。例如,其可展示出三角形波形的形状,且在其它情况中可设置成展示出梯形波形的形状。

在本文所述的涡流生成装置的某些情况中,在从下游观点看时,后缘沿后缘的翼展范围在后缘等分线的两侧交替地延伸。尽管大体上波状的后缘的等分线的特定定义可能难以提供,但技术人员将从所述特征直观地接收到清楚且不模糊的教导。然而,在波状后缘展示出均匀波形的情况下,独特的等分线将容易在考虑等分线时导出,其中后缘离等分线的距离是等分线的任一侧的交替相等的绝对值,使得后缘在后缘的交叉点和后缘的等分线处大体上是点对称的。

如上文明确提出那样,如本文公开的涡流生成装置可设置为燃料排放装置,其中至少一个燃料供应压室设在本体内,且至少一个燃料排放开口设在后缘处,由此进一步燃料排放开口与燃料供应压室流体连通。即,燃料排放到涡流中,或多个涡流在后缘处生成,且从涡流生成装置向下游传播。因此,排放的燃料与涡流的流体较强地混合,且均匀的混合物可在燃料排放装置下游的相对较短距离实现。至少一个燃料排放开口可布置在后缘与后缘等分线交叉的位置处。在其它更特别的示例性实施例中,至少两个燃料排放开口设置成与一个燃料供应压室流体连通,其中在从下游观点看时,后缘沿其翼展范围在该至少两个燃料排放开口之间的连接线的两侧交替地延伸。依靠这些实施例,且如上文指出那样,后缘可定形为使得适合在所述后缘等分线或连接线的两侧和在各个燃料排放开口附近生成涡流。如将认识到那样,一个燃料排放开口附近的这两个共同旋转的涡流和它们之间生成的剪切流显著加强了涡流生成装置下游的燃料氧化剂的混合。

例如,包括涡流生成装置的燃料排放装置可包括多个的至少两个燃料供应压室。至少一个第一燃料排放开口或第一组燃料排放开口可流体地连接到所述燃料供应压室中的第一个上,且至少一个第二燃料排放开口或第二组燃料排放开口可流体地连接到所述燃料供应压室中的第二个上。将认识到的是,如果提供两个以上的燃料供应压室,另外的燃料排放开口或成组的燃料排放开口可流体地连接到所述另外的燃料供应压室上。在提供具有一个以上的燃料供应压室的燃料排放装置且各个燃料排放开口选择性地连接到所述燃料供应压室中的一个方面,例如,燃料排放装置可适于排放多种类型的燃料或排放燃料来用于选择性地选择的混合和燃烧模式。例如,连接到第一燃料供应压室的燃料排放开口可设置为液体燃料喷嘴,而连接到第二燃料供应压室的第二燃料排放开口可设置为气态燃料排放开口。液体燃料排放喷嘴通常以容易由技术人员认识到的方式区别于其它燃料排放开口。例如,液体燃料排放喷嘴的直径可较大,且/或喷嘴可为特殊形状或配备有其它器件以便雾化液体燃料。在所述情况中,在更特别的实施例中,液体燃料排放喷嘴设在后缘等分线上,使得两个涡流(即,在后缘等分线的各侧一个涡流)设在各个液体燃料排放喷嘴附近。气态燃料排放开口可设在和分配在后缘的其它位置处。设置为燃料排放装置的涡流生成装置还可包括压室,例如,用于防护流体和/或雾化流体。雾化流体可用于支持液体燃料排放喷嘴处的液体燃料的雾化。防护流体可大体上用于提供围绕排放燃料的较冷流体的护套,以便延迟燃料的自发燃烧,直到达成燃料与热气体的适当混合。很常见的是,空气用于两个目的,使得防护流体和/或雾化流体可为空气;蒸汽或空气和蒸汽的混合物也可应用。在此范围假定了技术人员熟悉将燃料喷射到热气流以用于连续燃烧的总体构想。

如上文所述,根据本公开的涡流生成装置不论是否用作燃料排放装置都可能旨在用于热流体流中,例如,燃气涡轮发动机或另一个燃烧系统的第一燃烧级下游。因此,为了使涡流生成装置适于相应的高热负载,其可设有冷却剂供应压室,以及提供成与冷却剂供应压室流体连通的至少一个冷却管道。至少一个冷却管道可设置成在后缘处或后缘附近排放冷却剂。例如,冷却剂为空气或蒸汽,或它们的混合物。

在另外的方面,公开了连续燃烧系统,其包括上游燃烧级和下游燃烧级。下游燃烧级设置成与上游燃烧级流体连通,且适于且构造成从上游燃烧级接收燃烧气体。在某些情况中,例如,如EP 718470中公开的那样,连续燃烧系统可适于在燃烧气体由下游燃烧级接收到之前使来自上游燃烧级的燃烧气体部分地膨胀。在其它情况中,例如,如US 2014/0123665中公开的那样,来自上游燃烧系统的燃烧气体可直接地进入下游燃烧系统而没有形成膨胀。根据本公开内容的至少一个涡流生成装置设在下游燃烧级上游不远或内侧,且特别是设置为燃料排放装置。将理解的是,取决于绘出的边界,涡流生成装置可认作是下游燃烧系统的一部分或布置在其上游。然而,在任何情况中,在本公开的意义中,其意味着与下游燃烧级功能性地联接。

在还有另外的方面,公开了一种包括前文提到的连续燃烧系统的燃气涡轮发动机。

将理解的是,上文公开的特征和实施例可彼此组合。将认识到的是,可在本公开内容和提出的主题的范围内构想出其它实施例,这对本领域的技术人员是明显且显而易见的。

附图说明

现在借助于附图中所示的选择的示例性实施例来更详细阐释本公开的主题。附图示出了:

图1为根据本公开的涡流生成装置的简化视图;

图2为从下游观点看的图1的装置的后缘的示意图;

图3-6为从下游观点看的根据本公开的涡流生成装置的一些示例性情况的示意性的不同形状的后缘;

图7为如本文使用的后缘末端半径的意义的图示;

图8为根据本公开的示例性涡流生成装置的后缘处发出的涡流的图示;以及

图9为配备有燃料排放喷嘴且针对由铸造方法制造而优化的从下游观点的涡流生成装置的后缘的示意图。

将理解的是,附图是高度示意性的,且对于说明目的不需要的细节可省略以易于理解和阐释。将进一步理解的是,附图仅示出了选择的示范性实施例,且未示出的实施例仍完全在本文公开和/或提出的主题的范围内。

具体实施方式

参看图1,绘出了根据本公开的涡流生成装置的示例性实施例。涡流生成装置包括本体1。本体沿流向方向l和翼展方向s延伸。本体1包括前缘11和后缘12。流入的流体流在2处指出。流出的流体流在3处指出。在本示例性实施例中,前缘11和后缘12沿着或平行于翼展方向延伸。然而,后缘和前缘中的各个可设置成在由流向方向和翼展方向跨越的平面中与翼展方向成角度,使得例如弦长在翼展方向上变化。穿过翼展方向截取的截面展示出翼形形状的几何形状。两个示例性翼形形状的截面在14和15处指出。可以说,本体1沿翼展方向以交错的多个轮廓截面生成。未说明且未明确示出的是,各个翼形形状的轮廓截面包括弧线和流偏转角。此外,各个轮廓截面由轮廓线界定。尽管这些元件并未明确示出,但它们对于技术人员是完全清楚的。如图可见,轮廓截面14和15展示出不同的流偏转角。在所示的特定实施例中,轮廓截面14和15相应的弧角和流偏转角具有相等的绝对值,而算术符号不同,使得流偏转沿相反方向实现。因此,可以说,本体展示出沿翼展方向s的两个不同的流偏转角。轮廓截面14和15是对称的,且至少总的来说沿翼展方向均等地分布。前缘处的轮廓截面设有平行于彼此的其相应的弧线。因此,沿由轮廓截面14实现的偏转方向偏转的质量流的份额与沿由轮廓截面15实现的偏转方向偏转的份额至少基本上相同。因此,由本体1实现的平均总体流偏转至少基本上是零。将注意,这不是强制如此,而是涡流生成装置的本体可提供成以便实现非零平均流偏转,这例如在EP 2522911中公开,特别是参考所述文献中的图4。然而,本公开的教导内容中不明显的是平均流偏转是零或是非零,且因此具有零平均偏转的示例性实施例为了便于图示而选择。在轮廓截面的第一侧,本体包括第一表面16。可以说,第一表面16包括所有轮廓截面位于所述第一侧的所有轮廓线。第二表面17设置成与第一表面16相对,且在本图中不可见。第二表面17包括所有轮廓截面位于轮廓截面的第二侧的所有轮廓线。本体1在上游或前缘区域中是非波形的,且在下游或后缘区域中是波形的。由于波形,在从本体下游观点看时,后缘展示出如进一步可见的后缘等分线13的波状形状,且鉴于以下说明书变得更清楚。此外,在本体1的下游或后缘区域,第一表面16展示出从后缘向上游延伸的凹槽18和凸脊19。如技术人员将容易认识到那样,与第一表面16a上的各个凹槽18相对,凸脊设在第二表面17上。同样,与第一表面上的各个凸脊19相对,凹槽设在第二表面17上。如进一步可见的那样,沿下游方向,即,朝后缘12,凹槽18在深度上增大,且凸脊19在高度上增大。如鉴于以下说明将变得更清楚的那样,后缘12以非连续方式沿其翼展范围成波状。也就是说,在从下游观点看时,后缘12并非平滑和弯曲地成波状,或排他地平滑和弯曲地,而是包括转角和弯折,在该处,后缘沿着其延伸的方向以不连续的方式变化。

这更详细地关于图2提出。图2示出了本文公开类型的示例性涡流生成装置的后缘上的从下游观点的视图。后缘12从第一翼展端120延伸至第二翼展端140。因此,其在后缘等分线13的两侧成波状,使得沿后缘的翼展范围,后缘交替地位于后缘等分线13的两侧,且与后缘等分线13交叉。跟随后缘12的范围从第一翼展端120到第二翼展端140,后缘区段121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131, 132和133随后布置,其中各对随后布置的后缘区段在后缘的转角或弯折处邻接彼此。一些转角或弯折以参考标号标记。如上文更详细说明的那样,出于各种原因,所述转角或弯折还可展示出小半径,其大体上显著小于相邻弯折或转角之间的后缘区段的长度。例如,后缘区段121在后缘的转角151处邻接随后的后缘区段122。因此,在转角151处,后缘改变其路线,或以左旋或反时针弯折角a弯折。后缘区段122在转角152处邻接随后的后缘区段123。在转角152处,后缘以右旋或顺时针弯折角b弯折。后缘区段123在转角153处邻接随后的后缘区段124。在转角153处,后缘12以右旋或顺时针弯折角c弯折。后缘区段124在转角154处邻接随后的后缘区段125。在转角154处,后缘12以左旋或反时针弯折角d弯折。后缘区段125在转角155处邻接随后的后缘区段126。在转角155处,后缘12以左旋或反时针弯折角e弯折。依靠前述描述,将容易认识到其如何应用于在转角处邻接彼此的其它随后的后缘区段,其中在相应转角处,后缘包括左旋或右旋的弯折。由于左旋弯折以及右旋弯折的存在,在从下游观点看时,后缘12展示出波形形状。在特定实施例中,设置为所有紧接连续的右旋弯折的弯折角的和小于180°,且所有紧接连续的左旋弯折的弯折角的和小于180°。在所示的特定实施例中,这将意味着角度b+c的和小于180°,且角度d+e的和小于180°。依靠该实施例,将认识到的是,并排的后缘区段(例如,类似122和124或124和216)展示出朝后缘的相应"开放"侧的发散几何形状。这继而产生某些优点,例如,在从铸模除去涡流生成装置时,如上文所述的那样。尽管在本示例性实施例中,所有后缘区段都是直的后缘区段,但这不一定是此情况。弯曲的后缘区段可存在,且可在转角处邻接其它弯曲的后缘区段或直后缘区段,使得形成后缘中的弯折。如技术人员将容易认识到的那样,在本例中,弯折角限定在邻接切线处。

在某些情况中,在从下游观点看时,后缘可展示出大体上多边形的波形,这结合图3至6更详细地示出。图3绘出了示例性实施例,其中后缘12在后缘等分线13的两侧以三角形波形成波状。图4示出了示例性实施例,其中后缘12在后缘等分线13的两侧以梯形波形成波状。图5绘出了示例性实施例,其中后缘12在后缘等分线13的两侧以五边形波形成波状。图6绘出了示例性实施例,其中后缘12在后缘等分线13的两侧以六边形波形成波状。如容易认识到的那样,在图3至6中所示的所有示例性实施例中,所有紧接连续的右旋弯折的弯折角的和小于180°,且所有紧接连续的左旋弯折的弯折角的和小于180°。如图6中所示,后缘的所述右旋和左旋弯折范围的并列末端后缘区段展示出朝"开放侧"的发散几何形状,且包括角度A,其是上文提到的总角度中的一个和180°的补角。因此,例如,提供了构件从铸模除去的正确拔模角。当涡流生成装置作为燃料排放装置应用时,燃料排放开口可设在后缘上。例如,如图3至图6中所示,许多燃料排放开口20设在后缘的位置上,在该处,后缘与后缘等分线交叉。可能的情况在于,另外的燃料排放开口可设在燃料排放开口20之间的后缘上。例如,如果燃料排放装置设有双燃料排放能力,则液体燃料排放喷嘴20可设在后缘12上和后缘等分线13上,且气态燃料排放开口可设在液体燃料排放喷嘴之间的后缘上。还可以说,另一方面,后缘12在连接燃料排放开口或液体燃料排放喷嘴20的线的两侧成波形。

图7示出了如本文使用的用语"后缘末端半径"。技术人员将容易认识到,出于空气动力性能原因,后缘将设有尽可能尖锐的转角。然而,出于制造、热稳健性等原因,在实际应用中,可能不实现具有零半径的尖转角。在翼型件轮廓的截面视图中,后缘12因此设有半径或多个连续半径r。所述半径(radius)或多个半径(radii)在本文中称为后缘末端半径或多个后缘末端半径。可指出,在后缘处发现的最小末端半径是实际上可实现的最小半径。展示出在最小后缘末端半径的数量级的半径的所有位置因此都可称为转角或弯折。

图8示出了两个共同旋转的涡流如何在后缘12的相邻转角处生成,相邻转角布置成与梯形后缘上的后缘等分线13交叉。两个共同旋转的涡流在后缘等分线13处以及在燃料排放开口且特别是液体燃料排放喷嘴20所处的位置处在它们之间生成剪切层。在剪切层中,通过燃料排放开口20排放的燃料与围绕涡流生成装置的流较强地混合。

图9示出了根据本公开的教导内容的涡流生成装置的后缘12上从下游观点看的视图,涡流生成装置设置成且改造成燃料排放装置,其中后缘的形状针对铸造制造来优化。如图所见,从燃料排放喷嘴20延伸的后缘区段设置成在燃料排放喷嘴处略微偏移且沿切向合并到燃料排放喷嘴中。因此,避免了在本图中相应地朝底部或顶部的底切,其允许且便于打开铸模,以及从铸模除去涡流生成装置,如上文提出的那样。

将注意,如果涡流生成装置例如通过增材制造方法制造,例如,诸如选择性激光熔化(SLM)或电子束熔化(EBM),则上文提到且结合由铸造方法制造涡流生成装置描述为有利的某些设计特征可完全不同地解决。例如,这些方法通常允许制造具有底切的设计,且需要较少或其它设计限制。

尽管燃料排放开口20示为在与后缘等分线的交叉点处布置在后缘上,但技术人员熟悉其它燃料排放开口可设在标有参考标号20的那些之间的后缘上。例如,燃料排放开口20可提供为液体燃料排放喷嘴且布置在后缘等分线上。在该位置,由于结合图8指出的剪切层,故液体燃料变得与围绕涡流生成装置的流体流有效地雾化且混合。在后缘的其它位置,可提供气态燃料排放开口,例如,诸如从EP 2522911获知的,特别是结合所述文献的图7获知的。气态燃料需要不太强的涡流来有效混合。此外,防护流体和/或冷却剂排放开口可设在后缘上或后缘附近。尽管并未明确示出那些,但它们将容易由技术人员认识到。假定了本技术领域的技术人员很熟悉许多技术中的这些开口的潜在布置。

尽管借助于示例性实施例阐释了本公开的主题,但将理解的是,这些绝不旨在限制提出的发明的范围。将认识到的是,权利要求覆盖了本文并未明确示出或描述的实施例,且背离执行本公开的教导内容的示例性模式中公开的那些的实施例仍将由权利要求覆盖。

参考标号列表

1 本体

2 流入流体

3 流出流体

11 前缘

12 后缘

13 后缘等分线

14 轮廓截面

15 轮廓截面

16 本体的表面

17 本体的表面

18 凹槽

19 凸脊

20 燃料排放开口,燃料排放喷嘴

120 后缘的翼展端

121 后缘区段,直后缘区段

122 后缘区段,直后缘区段

123 后缘区段,直后缘区段

124 后缘区段,直后缘区段

125 后缘区段,直后缘区段

126 后缘区段,直后缘区段

127 后缘区段,直后缘区段

128 后缘区段,直后缘区段

129 后缘区段,直后缘区段

130 后缘区段,直后缘区段

131 后缘区段,直后缘区段

132 后缘区段,直后缘区段

133 后缘区段,直后缘区段

140 后缘的翼展端

151 转角,弯折

152 转角,弯折

153 转角,弯折

154 转角,弯折

155 转角,弯折

a 弯折角

b 弯折角

c 弯折角

d 弯折角

e 弯折角

l 流向方向,下游方向

r 后缘末端半径

s 翼展方向

A 发散角。

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