消涡孔不会对动叶片前部流场产生不利影响，动叶片前部压力侧和吸力侧的横向压差不宜过大，也即动叶片叶型的负荷分布应为后部加载(即在叶型前部压力侧、吸力侧静压差比后部小)。
[0025]另外，动叶片前部的消涡孔结构与叶片表面的交界处采用圆角过渡也有利于零转角下动叶通道内损失控制。
[0026]本发明的技术原理如下:
[0027]可调静叶转动改变了静叶喉部面积，造成了下游叶片列处于非设计工况下运行。在零转角下，动叶叶型负荷分布为后部加载，即在叶型前部压力侧、吸力侧静压差比后部小。当可调静叶关小时，动叶攻角趋向正攻角，前驻点向压力面移动，动叶前部横向压差增大，动叶工作状态由后部加载转变为均匀加载或者前部加载。而当可调静叶打开时，动叶进气攻角转变为负攻角，前驻点向吸力面移动，动叶前部吸力侧压力逐步大于压力侧，横向压差方向发转，并且逐步变大。本发明在变几何涡轮动叶片前部打若干贯通叶片压力面和吸力面的弯曲形消涡孔，当可调静叶关小时，动叶前部较大的横向压差驱使主流从消涡孔压力侧出口进入消涡孔，然后从吸力侧流出，形成“射流”效果，可减小甚至吹除吸力侧的分离旋涡区，从而减小动叶通道内损失。而当可调静叶打开时，动叶前部改变方向的横向压差驱使主流从消涡孔吸力侧出口进入消涡孔，然后从压力侧流出，可减小甚至吹除压力侧的大尺度流动分离区，同样可明显减小动叶通道内损失。此外，在可调静叶处于零转角时，消涡孔可进一步减小动叶片前部的横向压差，从而有效减小二次流动。
[0028]—种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，包括机匣、轮毂，在机匣和轮毂之间沿圆周方向均匀安装可调静叶片和动叶片，可调静叶片在前，动叶片在后，可调静叶片的上、下端面分别设置上、下旋转轴，其轴心在同一旋转轴线上，且轴径不同，上旋转轴嵌入到机匣内，下旋转轴嵌入到轮毂内，动叶轮毂设置在静叶轮毂旁，动叶片安装在动叶轮毂上，动叶轮毂里装配有轮毂旋转轴，其特征是:在动叶片前部沿径向开有贯通叶片压力面和吸力面的弯曲形消涡孔结构，且动叶片叶型的负荷分布为后部加载。
[0029]本发明还可以包括:
[0030]1、所述动叶片前部消涡孔的吸力侧出口与叶型前缘点之间轴向距离与叶片弦长的比值为0.2?0.4，消涡孔压力侧出口与叶型前缘点之间轴向距离与叶片弦长的比值为0.15?0.35，消涡孔吸力侧出口方向与出口处切向之间的夹角为10°?40°，消涡孔压力侧出口方向与出口处切向之间的夹角为15°?45°，消涡孔直径与叶片弦长的比值为0.005?
0.05ο
[0031]2、所述动叶片前部的消涡孔结构包括沿径向等距排布或者沿轮毂到机匣方向呈渐疏状排布的3?15个小孔。
[0032]3、所述动叶片前部的消涡孔结构与叶片表面的交界处采用圆角过渡。
[0033]本发明的目的在于提供一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，包括机匣、轮毂，在机匣和轮毂之间沿圆周方向均匀安装可调静叶片和动叶片，可调静叶片在前，动叶片在后，可调静叶片的上、下端面分别设置上、下旋转轴，其轴心在同一旋转轴线上，且轴径不同，上旋转轴嵌入到机匣内，下旋转轴嵌入到轮毂内，动叶片安装在轮毂上，在动叶片前部沿径向开有贯通叶片压力面和吸力面的弯曲形消涡孔结构，且动叶片叶型的负荷分布为后部加载。本发明设计的带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮不仅可在非设计工况下减小甚至消除叶片前部的分离涡流，从而明显减小动叶片通道内气动损失，而且还可在设计工况下减少叶片前部的横向压差，延迟二次流的形成，进而减小二次流损失，整体上本发明设计的变几何涡轮具有良好的全工况特性。
【主权项】
1.一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，包括机匣、静叶轮毂和动叶轮毂，动叶轮毂设置在静叶轮毂旁，在机匣和静叶轮毂之间且沿圆周方向均匀安装有可调静叶片、在机匣和动叶轮毂之间且沿圆周方向均匀安装有动叶片，可调静叶片的上端面和下端面分别设置上旋转轴和下旋转轴，上旋转轴嵌入到机匣内，下旋转轴嵌入到静叶轮毂内，动叶片安装在动叶轮毂上，动叶轮毂里装配有轮毂旋转轴，其特征在于:在动叶片前部沿径向方向设置有贯通动叶片压力面和吸力面的弯曲形消涡孔结构。2.根据权利要求1所述的一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于:所述动叶片前部消涡孔的吸力侧出口与叶型前缘点之间轴向距离与叶片弦长的比值为0.2?0.4，消涡孔压力侧出口与叶型前缘点之间轴向距离与叶片弦长的比值为0.15?0.35，消涡孔吸力侧出口方向与出口处切向之间的夹角为10°?40°，消涡孔压力侧出口方向与出口处切向之间的夹角为15°?45°，消涡孔直径与叶片弦长的比值为0.005?0.05。3.根据权利要求1或2所述的一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于:所述动叶片前部的消涡孔结构包括沿径向等距排布或者沿轮毂到机匣方向呈渐疏状排布的3?15个小孔。4.根据权利要求1或2所述的一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于:所述动叶片前部的消涡孔结构与动叶片表面的交界处采用圆角过渡。5.根据权利要求3所述的一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于:所述动叶片前部的消涡孔结构与动叶片表面的交界处采用圆角过渡。6.根据权利要求1或2所述的一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于:所述上旋转轴和下旋转轴的轴线与可调静叶片的旋转轴线均位于同一直线上，上旋转轴的轴径大于下旋转轴的轴径。7.根据权利要求3所述的一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于:所述上旋转轴和下旋转轴的轴线与可调静叶片的旋转轴线均位于同一直线上，上旋转轴的轴径大于下旋转轴的轴径。8.根据权利要求4所述的一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于:所述上旋转轴和下旋转轴的轴线与可调静叶片的旋转轴线均位于同一直线上，上旋转轴的轴径大于下旋转轴的轴径。9.根据权利要求5所述的一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，其特征在于:所述上旋转轴和下旋转轴的轴线与可调静叶片的旋转轴线均位于同一直线上，上旋转轴的轴径大于下旋转轴的轴径。
【专利摘要】本发明提供一种带有动叶片前部消涡孔结构的变几何涡轮，包括机匣、轮毂，在机匣和轮毂之间沿圆周方向均匀安装可调静叶片和动叶片，可调静叶片的上、下端面分别设置上、下旋转轴，上旋转轴嵌入到机匣内，下旋转轴嵌入到轮毂内，动叶片安装在轮毂上，在动叶片前部沿径向开有贯通叶片压力面和吸力面的弯曲形消涡孔结构，且动叶片叶型的负荷分布为后部加载。本发明不仅可在非设计工况下减小甚至消除叶片前部的分离涡流，从而明显减小动叶片通道内气动损失，而且还可在设计工况下减少叶片前部的横向压差，延迟二次流的形成，进而减小二次流损失，整体上本发明设计的变几何涡轮具有良好的全工况特性。
【IPC分类】F01D5/14
【公开号】CN105626158
【申请号】CN201610118651
【发明人】高杰, 郑群, 董平, 岳国强, 刘鹏飞
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月3日