透平叶片的加载方法
【专利摘要】本发明提供了一种透平叶片的加载方法，所述透平叶片的二维叶型的载荷特性通过叶型的几何参数UGT大小来控制，几何参数UGT沿叶高的变化规律如下：，其中H-叶片高度，C-叶片根部弦长；①当X＞0.45时，UGT1为常数，在16°~22°之间；②当X＜0.05时，UGT2为常数，在4°~10°之间；③当0.05≤X≤0.45时，在叶片根部区域（0，X）和顶部区域（1-X，1）的相对叶高范围内，UGT3-1沿叶高以抛物线规律分布；在叶片中部区域（X，1-X）的相对叶高范围内，UGT3-2为常数，UGT3-2的值与上述UGT2相同。本发明明确了叶型载荷沿叶高的分布规律的具体情形、控制载荷的程度和控制范围，在实际的工程设计中，利于大规模应用和推广，操作性强。
【专利说明】透平叶片的加载方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及透平叶片的设计领域，具体是一种是透平叶片的加载方法，主要指叶片型线的载荷沿叶高分布的控制方法:即根据叶片的高度H和高宽比(叶片高度H/叶片弦长C)来确定不同的载荷分布方法。
【背景技术】
[0002]透平通流效率很大程度上取决于通流内静、动叶片的气动性能。叶片中基本二维叶型应用方法和沿叶高三维成型规律控制了叶片流道内部的流场，也决定了叶片的气动性倉泛。
[0003]对于基本二维叶型的设计，主要是尽可能地降低叶栅流动中的型面损失。前加载基本叶型(叶栅流道内的载荷主要集中在叶片的前缘区域，图1中的(I))和后加载叶型(叶栅流道内的载荷主要集中在叶片的尾缘区域，图1中的(2))在控制叶栅型面损失方面都达到了较高的水平。但总体来说，前加载叶栅在控制型面损失方面比后加载叶栅相对更有效(后加载叶型更难控制型线背弧上的扩压程度)，具有较小的型面损失。
[0004]对于叶片的三维成型设计，主要是将基本二维型线按照一定的扭转规律和弯曲规律在叶片高度方向上积叠，从而实现对三维流场的有效控制。扭转规律体现叶片的流型设计方法，弯曲规律反映叶片力对流场内参数分布的有效控制。
[0005]叶片三维成型后，在二维基本叶型固有的型面损失基础上，叶栅流道内产生了复杂的三元流动，主要增加了端部区域(叶片根部叶高(图2中的(3))和顶部叶高区域(图2中的(5)))的二次流损失。目前，对于降低二次流损失的主要方法是:使用一种高度后加载基本型线，通过将型线的载荷转移到尾缘附近，推迟二次流的产生，有效控制二次流动在通道内的发展，同时根据一定的型线模化、扭转和弯曲规律，实现叶片的三维造型，从而有效控制叶片流道内的流场，降低流动损失。这种方法的主要不足是整个叶片沿叶高都采用一种高度后加载叶型，而对于没有二次流流动影响或影响较小的叶片中部叶高区域，仍采用较难控制型面损失的高度后加载叶型，未对叶片型线载荷沿叶高的分布进行控制，最终可能导致中部区域的流动损失增加。
[0006]专利CN1982653A中提出了在同一个叶片中混合使用前加载叶型和后加载叶型的设计方法，即在叶片的根、顶部高度区域使用后加载叶型，最大程度控制二次流动损失，而在叶片中部高度区域(图2中的(4))使用前加载叶型，最大程度降低型面损失。这种改变叶片载荷沿叶高分布规律的方法，可以同时利用前加载叶型和后加载叶型的优点，进一步降低总流动损失。但是，从另一方面讲，专利CN1982653A仅仅提出了一种宏观设计理念，并没有提出更细节的设计方法，如叶型载荷沿叶高的分布规律具体是什么形式、控制载荷的程度和控制范围是多少等等，这在实际的工程设计中应用的可操作性并不强。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于:提供一种相对于现有技术更全面、更具体一种叶型载荷沿叶高的分布方法。
[0008]本发明所采用的技术方案是:
透平叶片的加载方法，所述透平叶片的二维叶型的载荷特性通过叶型的几何参数UGT大小来控制，几何参数UGT为:相邻叶型内弧出口点到相邻叶型背弧最短距离所在点对应的背弧上切线、与叶型背弧出口点处叶型背弧的切线之间的夹角；几何参数UGT沿叶高的变化规律如下:
【权利要求】
1.透平叶片的加载方法，其特征在于:所述透平叶片的二维叶型的载荷特性通过叶型的几何参数UGT大小来控制，几何参数UGT为:相邻叶型内弧出口点到相邻叶型背弧最短距离所在点对应的背弧上切线、与叶型背弧出口点处叶型背弧的切线之间的夹角；几何参数UGT沿叶高的变化规律如下:
2.根据权利要求1所述的透平叶片的加载方法，其特征在于:所述UGT3-1沿叶高以抛物线规律分布数学模型如下:
【文档编号】F01D5/14GK103670528SQ201310705405
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】邓国梁, 孙奇, 曹守洪, 方宇, 吴其林, 贺伟, 钟刚云, 古翔 申请人:东方电气集团东方汽轮机有限公司