[发明专利]用于翼型件振动控制的系统和方法

说明书

大体提供一种用于翼型件振动控制的系统。该系统包括：翼型件，其包括铁磁材料；以及静态结构，其包括与翼型件的铁磁材料相邻的电磁体。还提供了一种用于控制涡轮机的翼型件处的振动的方法。该方法包括将铁磁材料放置在翼型件处，将电磁体放置在与翼型件处的铁磁材料相邻的静态结构处，并且经由静态结构处的电磁体将电磁力施加到翼型件处的铁磁材料。

技术领域

本主题大体涉及控制或抵消涡轮机振动。

背景技术

涡轮机(诸如燃气涡轮发动机)包括转子组件，在转子组件处，涡轮转子经由驱动轴联接到压缩机转子。在这些转子处的旋转翼型件或叶片通常包括避免由于在一个或多个发动机阶数(即，翼型件的旋转速度的整数倍)处发生的空气动力学激励力而在翼型件处的同步振动或振动的结构。这种空气动力学激励可能是由于翼型件上游的尾流，例如由于静止的翼型件，或定子，支柱，燃烧过程或入口变形(即，改变的或不对称的入口几何形状)或颤动。

由于涡旋脱落，不稳定的流动分离或不稳定的尖端间隙流动，涡轮机进一步受到挑战以承受或减轻流动不稳定性。这种流动不稳定性出现在与发动机顺序不同的不同频率处，并且可能与翼型件的固有频率相互作用，例如导致非同步振动。

同步和非同步振动可以促进翼型件处的结构劣化，这可能最终导致叶片破裂，或者减少涡轮机需要昂贵的维修、大修或修理之前的时间段。

用于避免同步和非同步振动的已知方法和结构包括增加翼型件几何形状(例如，厚度)，重量或通常损害或以其他方式不利旋转翼型件的空气动力学性能的其他特征。这种损害通常会降低涡轮机效率，以追求改进的可操作性和结构寿命。

另外，在涡轮机和叶片设计期间，可以限制在涡轮机处的振动的理解，例如非同步振动。在涡轮机测试期间，通常可以理解对可能发生不希望的振动的频率，转子速度或空气动力学条件的理解。虽然理解在测试期间可能发生这种不期望的振动的条件使得设计改变能够减轻或消除对翼型件的这种振动或恶化，但是这种设计变化可能是昂贵的并且仍然导致损害或其他害处不利地影响涡轮机可操作性和性能的损失。此外，在涡轮机测试期间的这种理解可能是部分的，一旦涡轮机由最终用户操作，导致进一步和更昂贵的理解、重新设计、修复或替换。

因此，需要用于避免涡轮机叶片处的同步和非同步振动的系统和方法，使得系统可以减轻或消除对涡轮机可操作性、性能和成本的损害。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。

本公开的一个方面涉及一种用于翼型件振动控制的系统。该系统包括：翼型件，其包括铁磁材料；以及静态结构，其包括与翼型件的铁磁材料相邻的电磁体。

在各种实施例中，静态结构包括直接与翼型件相邻的定子翼型件。在一个实施例中，电磁体设置在包括定子翼型件的静态结构的后缘尖端处。

在更多实施例中，静态结构包括围绕翼型件的壳体。在一个实施例中，电磁体设置在包括壳体的静态结构处，壳体至少部分地位于翼型件的前缘尖端的前方。

在又一些实施例中，翼型件包括至少部分地围绕铁磁材料的第一材料。在一个实施例中，第一材料包括复合材料。

在各种实施例中，翼型件包括至少部分地围绕铁磁材料的第一材料。在一个实施例中，铁磁材料包括翼型件的第一材料内的多个颗粒。在另一个实施例中，铁磁材料包括在翼型件的第一材料处或内的一体结构或多个结构。在一个实施例中，铁磁材料限定多个结构，多个结构在翼型件处限定一个或多个横截面区域。

在一个实施例中，铁磁材料至少设置在翼型件的前缘尖端处。