一种涡轮的制作方法

本发明涉及航空发动机，具体而言，提供了一种涡轮。

背景技术：

1、民用大涵道比涡扇发动机追求高推重比，低耗油率，长寿命，对发动机效率和寿命提出了更高的要求，为了减轻部件重量，缩短发动机轴向尺寸以及减少零件数目、降低维护成本等，涡轮叶片通常采用高负荷设计，但叶片气动负荷增大导致端区二次流增强。端区二次流是涡轮气动损失的重要来源，是决定叶轮机械效率水平的重要因素，所谓端区二次流，是端区边界层内的低能流体在叶片通道中横向压力梯度作用下，发生的横向边界层流动。端区来流边界层在前缘附近下洗形成马蹄涡，其压力侧分支和吸力侧分支在叶片吸力面交汇卷起形成通道涡。通道涡的形成来源于两方面：一是前缘来流边界层流动，二是通道内端区横向流动对吸力侧逆压区低能流体进一步补充。

2、现有技术中提供了一种复合弯掠设计，其可以有效的控制端区二次流损失，然而对于转子叶片，考虑强度约束，会导致叶片各径向基元级重心分散，增加离心力弯矩，而叶型前后加载形式控制端区二次流，调整范围有限。增加动叶叶片数减小横向压力梯度控制端区二次流的方式，会导致单个叶片冷气量减小，同时增加盘的负荷，严重影响高涡转子寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供了一种涡轮，其能够控制动叶的叶根通道涡，进而有助于控制动叶的端区二次流损失。

2、本发明提供的涡轮通过以下方式实现：

3、一种涡轮，其包括导叶以及设置在所述导叶下游的动叶，所述动叶的进口的叶根处的子午流线曲率半径rm满足以下条件：

4、

5、式中：r为流道高度，cm为子午流线切向速度，δ为流道扩张角，cu为周向速度。

6、可选地，所述导叶的等流量线在所述导叶的出口的叶根处呈下凹状。

7、可选地，沿所述导叶的叶尖至所述导叶的叶根的方向，所述导叶的出口有效角的变化曲线包括出口有效角递减段和出口有效角递增段；在所述出口有效角递减段内，沿所述导叶的叶尖至叶根的方向，所述导叶的出口有效角递减；在所述出口有效角递增段内，沿所述导叶的叶尖至叶根的方向，所述导叶的出口有效角递增；

8、其中，所述出口有效角递减段与所述出口有效角递增段的交点位于所述导叶的35％叶高下侧，且所述导叶0％叶高处的出口有效角大于所述导叶100％叶高处的出口有效角

9、可选地，所述出口有效角递增段内具有第一拐点，所述出口有效角递增段内位于第一拐点上侧的部分的二阶导数小于所述出口有效角递增段内位于所述第一拐点下侧的部分的二阶导数。

10、可选地，所述第一拐点位于所述导叶的25％叶高以下部分。

11、可选地，所述第一拐点位于所述导叶的10％～15％叶高处

12、可选地，沿所述导叶的叶尖至所述导叶的叶根的方向，所述导叶的喉宽的变化曲线包括喉宽递减段和喉宽递增段；在所述喉宽递减段内，沿所述导叶的叶尖至叶根的方向，所述导叶的喉宽递减；在所述喉宽递增段内，沿所述导叶的叶尖至叶根的方向，所述导叶的喉宽递增；

13、其中，所述喉宽递减段与所述喉宽递增段的交点位于所述导叶的35％叶高下侧，且所述导叶0％叶高处的喉宽大于所述导叶100％叶高处的喉宽

14、可选地，所述喉宽递增段内具有第二拐点，所述喉宽递增段内位于第二拐点上侧的部分的二阶导数小于所述喉宽递增段内位于所述第二拐点下侧的部分的二阶导数。

15、可选地，所述第二拐点位于所述导叶的25％叶高以下部分。

16、可选地，所述动叶采用非轴对称端壁。

17、一种涡轮，所述涡轮具有动叶，在所述动叶的压力面的叶根处的部分低能流体驱动减小方向指向所述动叶的叶中，以使部分低能流体向上潜移。

18、可选地，所述动叶叶根的压力面与所述叶根的端壁构成锐角。

19、本发明的实施例提供的涡轮的有益效果包括：

20、本发明的实施例提供了一种涡轮，其包括导叶以及设置在导叶下游的动叶，即流体在导叶的引导下向动叶流动。动叶的进口的叶根处的子午流线曲率半径rm满足以下条件：

21、式中：r为流道高度，cm为子午流线切向速度，δ为流道扩张角，cu为周向速度。通过对rm的值进行限定，使得子午流线产生的离心力能够与流体的周向速度产生的离心力进行抵消，且保证抵消后导叶上沿叶高的反力度增加，实现对动叶进口叶根处来流边界层以及动叶上横向压力梯度的控制，进而从源头上抑制通道涡的产生，降低端区二次流损失。

22、本发明的实施例还提供了一种涡轮，其具有动叶，且动叶的压力面的叶根处的部分低能流体驱动力减小方向指向叶中，从而使得该部分的低能流体向上潜移，从而抑制低能流体向端部运动，进而减少横向流动对吸力逆压区低能流体的进一步补充，实现对通道涡强度的控制，降低端区二次流损失。

技术特征：

1.一种涡轮，所述涡轮包括导叶以及设置在所述导叶下游的动叶，其特征在于，所述动叶的进口的叶根处的子午流线曲率半径rm满足以下条件：

2.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于，所述导叶的等流量线在所述导叶的出口的叶根处呈下凹状。

3.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于，沿所述导叶的叶尖至所述导叶的叶根的方向，所述导叶的出口有效角的变化曲线包括出口有效角递减段和出口有效角递增段；在所述出口有效角递减段内，沿所述导叶的叶尖至叶根的方向，所述导叶的出口有效角递减；在所述出口有效角递增段内，沿所述导叶的叶尖至叶根的方向，所述导叶的出口有效角递增；

4.根据权利要求3所述的涡轮，其特征在于，所述出口有效角递增段内具有第一拐点，所述出口有效角递增段内位于第一拐点上侧的部分的二阶导数小于所述出口有效角递增段内位于所述第一拐点下侧的部分的二阶导数。

5.根据权利要求4所述的涡轮，其特征在于，所述第一拐点位于所述导叶的25％叶高以下部分。

6.根据权利要求5所述的涡轮，其特征在于，所述第一拐点位于所述导叶的10％～15％叶高处。

7.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于，沿所述导叶的叶尖至所述导叶的叶根的方向，所述导叶的喉宽的变化曲线包括喉宽递减段和喉宽递增段；在所述喉宽递减段内，沿所述导叶的叶尖至叶根的方向，所述导叶的喉宽递减；在所述喉宽递增段内，沿所述导叶的叶尖至叶根的方向，所述导叶的喉宽递增；

8.根据权利要求7所述的涡轮，其特征在于，所述喉宽递增段内具有第二拐点，所述喉宽递增段内位于第二拐点上侧的部分的二阶导数小于所述喉宽递增段内位于所述第二拐点下侧的部分的二阶导数。

9.根据权利要求6所述的涡轮，其特征在于，所述第二拐点位于所述导叶的25％叶高以下部分。

10.根据权利要求1-9任一项所述的涡轮，其特征在于，所述动叶采用非轴对称端壁。

11.一种涡轮，所述涡轮具有动叶，其特征在于，在所述动叶的压力面的叶根处的部分低能流体驱动力减小，方向指向所述动叶的叶中，以使部分低能流体向上潜移。

技术总结
本发明提供了一种涡轮，其包括导叶以及设置在导叶下游的动叶，即流体在导叶的引导下向动叶流动。动叶的进口的叶根处的子午流线曲率半径r<subgt;m</subgt;满足以下条件：式中：r为流道高度，C<subgt;m</subgt;为子午流线切向速度，δ为流道扩张角，C<subgt;u</subgt;为周向速度。通过对r<subgt;m</subgt;的值进行限定，使得子午流线产生的离心力能够与流体的周向速度产生的离心力进行抵消，且保证抵消后导叶上沿叶高的反力度增加，实现对动叶进口叶根处来流边界层以及动叶上横向压力梯度的控制，进而从源头上抑制通道涡的产生，降低端区二次流损失。

技术研发人员：曾静茹,侯伟涛,庄月晴,罗华玲
受保护的技术使用者：中国航发商用航空发动机有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1