[发明专利]带有具有可变椭圆后缘的翼型件的涡轮机转子叶片

说明书

本发明公开了一种涡轮机(10)的转子叶片(100)，该转子叶片包括翼型件(114)。该翼型件(114)包括在其间限定该翼型件(114)的翼展(128)的根部(118)和尖端(115)。该翼型件(114)还包括前缘(124)以及沿着流动方向在该前缘(124)下游的后缘(126)。前缘(124)和后缘(126)各自在翼型件(114)的翼展(128)上从根部(118)延伸到尖端(115)。该翼型件(114)还包括压力侧表面(120)和吸力侧表面(122)。压力侧表面(120)和吸力侧表面(122)围绕后缘(126)是连续的，并且共同限定居中在后缘(126)上的弧(210)。该弧(210)具有半长轴(206)和半短轴(204)。该弧(210)的半长轴(206)和半短轴(204)限定轴比，并且轴比在翼型件(114)的翼展(128)上变化。

技术领域

本公开整体涉及涡轮机。更具体地讲，本公开涉及用于涡轮机的转子叶片。

背景技术

气体涡轮引擎通常包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。压缩机区段逐渐增加进入气体涡轮引擎的工作流体的压力，并且将该压缩的工作流体供应到燃烧区段。压缩的工作流体和燃料(例如，天然气)在燃烧区段内混合并在燃烧室中燃烧以生成高压和高温燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段流入涡轮区段，在该涡轮区段中燃烧气体膨胀以做功。例如，涡轮区段中燃烧气体的膨胀可使连接到例如发电机的转子轴旋转以产生电。然后燃烧气体经由排气区段离开气体涡轮。

涡轮区段通常包括多个转子叶片。每个转子叶片包括定位在燃烧气体流内的翼型件。在这方面，转子叶片从流过涡轮区段的燃烧气体中提取动能和/或热能。转子叶片的翼型件通常从平台径向向外延伸到翼型件的径向外端处的尖端。某些转子叶片可包括联接到翼型件的径向外端的尖端护罩。尖端护罩减少了通过转子叶片泄漏的燃烧气体的量。圆角可设置在翼型件和平台之间的过渡处以及翼型件和尖端护罩之间的过渡处。

翼型件可从前缘延伸到前缘下游的后缘，并且可在其间限定空气动力学表面，诸如压力侧表面和吸力侧表面。在常规翼型件中，靠近翼型件的后缘的空气动力学表面可针对空气动力学特性进行优化或者可针对结构特性进行优化，但通常一组特性的优化是以另一组特性为代价的。

因此，用于提供稳健结构特征和有效空气动力学性能两者的转子叶片的翼型件将是有用的。

发明内容

本技术的各方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本技术的实践来了解。

根据一个实施方案，提供了用于转子叶片的翼型件。该翼型件包括根部和与根部径向向外间隔开的尖端。翼型件的翼展限定在根部和尖端之间。该翼型件还包括在翼型件的翼展上从根部延伸到尖端的前缘和沿着流动方向在前缘下游的后缘。后缘也在翼型件的翼展上从根部延伸到尖端。该翼型件还包括在根部和尖端之间延伸并且在前缘和后缘之间延伸的压力侧表面，以及在根部和尖端之间延伸并且在前缘和后缘之间延伸的吸力侧表面。吸力侧表面与压力侧表面相对。压力侧表面和吸力侧表面围绕后缘是连续的。该翼型件还包括居中在后缘上并且由压力侧表面的一部分和吸力侧表面的一部分共同限定的弧。该弧具有半长轴和半短轴。该弧的半长轴和半短轴限定轴比，并且轴比在翼型件的翼展上变化。

根据另一个实施方案，提供了涡轮机。该涡轮机包括压缩机、设置在压缩机下游的燃烧器以及设置在燃烧器下游的涡轮。该涡轮包括沿着轴向方向延伸穿过涡轮的转子轴以及连接到转子轴的转子叶片。转子叶片的翼型件包括根部和与根部径向向外间隔开的尖端。翼型件的翼展限定在根部和尖端之间。该翼型件还包括在翼型件的翼展上从根部延伸到尖端的前缘和沿着流动方向在前缘下游的后缘。后缘也在翼型件的翼展上从根部延伸到尖端。该翼型件还包括在根部和尖端之间延伸并且在前缘和后缘之间延伸的压力侧表面，以及在根部和尖端之间延伸并且在前缘和后缘之间延伸的吸力侧表面。吸力侧表面与压力侧表面相对。压力侧表面和吸力侧表面围绕后缘是连续的。该翼型件还包括居中在后缘上并且由压力侧表面的一部分和吸力侧表面的一部分共同限定的弧。该弧具有半长轴和半短轴。该弧的半长轴和半短轴限定轴比，并且轴比在翼型件的翼展上变化。