[发明专利]具有非轴对称表面的涡轮机部件或部件组

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮机部件，包括叶片以及具有非轴对称表面的平台。

背景技术

风机是处于双流式涡轮机的入口处的大直径的旋转部件，双流式涡轮机通过大体锥形的毂(桨毂盖(spinner))形成，毂上附接有径向延伸的叶片，如在图1(附图标记1)的左侧可见的。风机压缩大质量的冷空气，冷空气被部分地喷射到压缩机中，冷空气的其余部分形成围绕发动机的圆柱形流，并直接朝向后部以用于产生推力。

产量的优化和风机的性能尤其需要从叶片穿过的质量流量速率的增长。

为增加该质量流量速率，能够修改风机叶片的参数，或者修改通道(vein) 的壁，通道即叶片之间的用于流体流动的整个通道(换句话说，叶片间部分)，尤其是在毂(“风机根部”，即，风机的面向升压器的初级、第一轮的部分，并且，换句话说是风机叶片的直接将空气供给低压压缩机并因此形成低压压缩机的第一移动轮的部分)处进行修改。

实际上，可以发现，考虑到其当前的特定情况，这些壁的轴对称的几何形状(由图2a示出的示例)能够被改善：实际上，当今对“风机根部”(即，叶片的基部，位于与毂的结合处)上的空气动力学几何优化的寻求导致在通道处获得具有局部非轴对称壁(即，当沿垂直于旋转轴线的平面的截面不是圆形时) 的部件。非轴对称通道限定出三维空间的整体环形表面(涡轮机的“截面”)。

因此，专利申请EP1126132提出了一种非轴对称的通道的几何形状(见图 2b)，其中，叶片平台(换句话说，风机的毂的附接有叶片的局部表面)的壁明显地具有沿叶片延伸的凹部。

然而，可以发现的是，这种非轴对称通道使通过风机的流动性能退化。实际上，从具有轴对称通道的流量的“声音”情况开始，非轴对称通道的设定值被示为根据处于叶片的后缘上的风机根部处的重要的空气动力学的分离的3D 纳维尔-斯托克斯方程(Navier-Stokes)类型的计算。由于该负面的空气动力学效果，发现风机的性能已退化，并且这种空气动力学的分离极大地受到风机的操作性(产量、压缩率以及尤其是升压器的供给)的约束。

期望的是在风机根部处具有新的通道的几何形状，而不具有现有技术中的分离问题，并允许最大的产量和性能。

发明内容

因此，本发明提出了一种涡轮机的部件或部件组，至少包括第一叶片和第二叶片以及平台，叶片自平台延伸，其特征在于，平台具有非轴对称的表面，该表面由第一端平面和第二端平面限定，并通过至少两个C¹类(class C¹)的构建曲线来限定，所述C¹类的构建曲线各自表示所述表面的半径的值，该值取决于在大致平行于所述端平面的平面中的第一叶片的拱腹和第二叶片的拱背之间的位置，所述构建曲线具有：

-至少一个上游曲线；

-下游曲线，该下游曲线被定位在第一曲线以及第一叶片和第二叶片的后缘之间，并与叶片弦长度的50％到80％之间的轴向位置相关联，所述叶片弦从叶片的前缘延伸到后缘；

每个构建曲线由分别位于第一叶片和第二叶片的每个上的至少一个拱腹端部控制点和拱背端部控制点限定，所述表面在第一叶片和第二叶片之间延伸，使得：

-下游曲线在拱背端部控制点处的切线倾斜至多5°；

-构建曲线在端部控制点处的所有其他切线倾斜至少5°。

部件的这种具有平缓斜率的非轴对称的特定的几何形状可防止空气动力学的分离。

因此，产量和风机的根部的压缩率被极大地改善。

根据其他有利地且非限制性的特征：

·下游曲线在拱背端部控制点处的切线倾斜至多2°；

·每个上游曲线与沿叶片弦的轴向位置相关联，使得曲线相对于叶片弦按均匀的长度间隔布置；

·表面由四个上游曲线限定，所述四个上游曲线包括第一前导曲线、第二前导曲线、第一中间曲线以及第二中间曲线；

·构建曲线在端部控制点处的切线具有以下倾斜：

-对于第一前导曲线，在于5°和20°之间；

-对于第二前导曲线，在10°和30°之间；

-对于第一中间曲线，在10°和25°之间；

-对于第二中间曲线，在拱腹端部控制点处在5°和20°之间，在拱背端部控制点处在5°和15°之间；

-对于下游曲线，在拱腹端部控制点处的在5°和10°之间。

·构建曲线在端部控制点处的切线具有以下倾斜：

-对于第一前导曲线，在10°和15°之间；