SU1760177A1 - Turbomachine working vane - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области турбостроени  и касаетс  рабочих лопаток турбо- машин. Цель изобретени  - снижение вторичных потерь в корневых сечени х и повышение устойчивости пограничного сло  в средних сечени х рабочей лопатки. Дл  этого каналы 2, выполненные в пере 1 лопатки располагаютс  под остным углом к оси пера 1. На спинке пера в корневом сечении , в области двугранного угла, образованного поверхностью лопатки и втулкой, выполнена щель 3, с которой соединены входные отверсти  каналов. Выходные отверсти  каналов 4 расположены в средней части спинки пера в области входной кромки . Така  конструкци  лопатки позвол ет отсасывать часть газа из пограничного сло  со спинки пера из области двугранного угла, образованного поверхностью лопатки и втулкой, и выдувать этот газ в средней части спинки пера в области входной кромки, в результате чего снижаютс  вторичные потери в корневых сечени х и повышаетс  устойчивость пограничного сло  в средних сечени х пера лопатки. 1 ил.The invention relates to the field of turbine engineering and concerns the working blades of turbo engines. The purpose of the invention is to reduce secondary losses in root sections and increase the stability of the boundary layer in the middle sections of the working blade. For this, the channels 2 made in the feather 1 of the blade are located at a different angle to the axis of the feather 1. On the back of the pen in the root section, in the area of the dihedral angle formed by the surface of the blade and the sleeve, there is a slot 3 with which the inlets of the channels are connected. The outlet openings of the channels 4 are located in the middle part of the back of the pen in the area of the entrance edge. This design of the blade allows suction of a part of the gas from the boundary layer from the back of the pen from the area of the dihedral angle formed by the surface of the blade and the sleeve, and blowing this gas in the middle part of the back of the pen in the area of the inlet edge, resulting in reduced secondary losses in root sections and increases the stability of the boundary layer in the middle sections of the pen blade. 1 il.

Description

Предполагаемое изобретение относитс  к турбостроению.The claimed invention relates to turbine construction.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано в компрессоре и турбине авиационного двигател .The proposed solution can be used in the compressor and the turbine of an aircraft engine.

Известна лопатка турбомашины 1, имеюща  поперечные каналы, размещенные по высоте пера со стороны спинки таким образом, что при работе компрессора часть обтекающего лопатку воздуха из пограничного сло  на спинке пера по каналам перепускаетс  в зону входной кромки. В результате возрастает КПД турбомашины за счет повышени  устойчивости потока при обтекании лопатки с большими положительными углами атаки. Эффект, положенный в основу а. с. СССР N; 1502851 А1, обусловленThe turbomachine blade 1 is known, having transverse channels arranged along the height of the feather from the back in such a way that during compressor operation, a part of the air flowing around the blade from the boundary layer on the back of the feather is bypassed to the inlet edge zone. As a result, the efficiency of the turbomachine increases due to an increase in the flow stability during the flow past a blade with large positive attack angles. The effect underlying a. with. USSR N; 1502851 A1, due to

перепадом статического давлени , реализуемым при обтекании крылового профил .differential static pressure, realized when flowing around the airfoil.

Недостатком такой лопатки  вл ютс  большие потери полного давлени  во втулочном сечении.The disadvantage of such a blade is the large loss of total pressure in the sleeve section.

Сравнение за вл емого дополнительного изобретени  с основным по а. с. СССР № 1502851 А1 позволило вы вить решение, содержащее признак сходный с признаком прототипа - наличие каналов, соедин ющих область выходной кромки лопатки с областью входной кромки; позвол ющие за счет разности статического давлени , реализуемого при обтекании профилированной лопатки , удал ть часть газа из пограничного сло  в зоне выходной кромки и вдувать этот газ в области входной кромки, увеличива  энергию пограничного сло  у входной кромОComparison of the claimed additional invention with the principal according to a. with. USSR No. 1502851 A1 made it possible to reveal a solution containing a feature similar to that of the prototype — the presence of channels connecting the region of the output edge of the blade with the area of the input edge; allowing, due to the difference in static pressure, realized when flowing around a profiled blade, to remove part of the gas from the boundary layer in the area of the exit edge and blow this gas in the area of the entrance edge, increasing the energy of the boundary layer at the entrance edge

ОABOUT

ки и предотвращени  турбулентный отрыву выходной кромки.ki and prevent turbulent tearing of the output edge.

За вл ема  лопатка отличаетс  от основного изобретени  по а. с, СССР N; 1502851А1 тем, что отсос пограничного сло  осуществл етс  через щель в районе двугранного угла и дл  этой цели дополнительно используютс  центробежные силы, действующие на газ во вращающемс  рабочем колесе.The applicator blade is different from the basic invention in a. s, USSR N; 1502851A1 by the fact that the boundary layer is sucked through a gap in the dihedral angle and for this purpose centrifugal forces acting on the gas in the rotating impeller are additionally used.

В за вл емом техническом решении рабоча  лопатка также про вл ет свойства прототипа. Однако предлагаема  лопатка с указанным расположением каналов про вл ет и новые свойства не присущие прототипу и другим техническим решени м, а именно, имеет место эффект снижени  потерь полного давлени  вызванных развитыми вторичными течени ми в районе двугранного угла в межлопаточном канале. Кроме того, процесс удалени  пограничного сло  с поверхности лопатки интенсифицируетс  за счет центробежных сил. Причем, использование центробежных сил делает сам процесс отсоса пограничного сло  мало зависимым от радиального и осевого перепадов давлени , существенно мен ющихс  при изменении углов атаки.In the proposed technical solution, the working blade also exhibits the properties of the prototype. However, the proposed blade with the indicated arrangement of channels also exhibits new properties not inherent in the prototype and other technical solutions, namely, the effect of reducing the total pressure loss caused by the developed secondary currents in the dihedral angle in the inter-blade channel has the effect. In addition, the process of removing the boundary layer from the surface of the blade is intensified by centrifugal forces. Moreover, the use of centrifugal forces makes the boundary layer suction process itself little dependent on the radial and axial pressure drops, which vary significantly with changing angles of attack.

Таким образом, за вл ема  рабоча  лопатка соответствует критерию новизна.Thus, the proposed working blade meets the novelty criterion.

На чертеже изображена рабоча  лопатка осевой турбомашины.The drawing shows the working blade axial turbomachine.

Рабоча  лопатка имеет щель 3 на спинке пера 1 в корневом сечении в области двугранного угла, образованного поверхностью лопатки и втулкой, соединенную р дом каналов 2, образующих острый угол с осью пера, с выходными отверсти ми 4, расположенными на стенке пера в области входной кромки в средних сечени х пера.The blade has a slot 3 on the back of the pen 1 in the root section in the area of the dihedral angle formed by the surface of the blade and the sleeve connected by a series of channels 2 forming an acute angle with the axis of the pen with outlet openings 4 located on the wall of the pen in the region of the entrance edge in the middle sections of the pen.

Рассто ние от входной кромки до кра  щепи, угол наклона щели относительно перпендикул рна к оси пера лопатки, длина щели, ширина щели, шаг входных отверстий каналов по длине щели, высота размещени  выходных отверстий каналов, их диаметр, шаг по высоте пера и рассто ние от входной кромки до их центров определ ютс  соответственно из следующих соотношений:The distance from the entrance edge to the edge of the splinter, the angle of inclination of the slit is relatively perpendicular to the blade axis of the blade, the length of the slit, the width of the slit, the pitch of the channel inlets, the height of the channels, their diameter, the step of the height of the pen and distance from the entrance edge to their centers are determined respectively from the following relationships:

ХЩ (0.6...0.7)Ь; fir- 10...15°; l (0,2...0,3}b: а (0,03...0.04)Ь: И (1,0. .1,5)d- п ых (0,4...0,6)гг d -(0,2...0.25)c: ta (3,0.. .4,0)0 хЧых (0,1. .0.15)b:HS (0.6 ... 0.7) b; fir- 10 ... 15 °; l (0.2 ... 0.3} b: a (0.03 ... 0.04) b: AND (1.0. .1.5) d-p s (0.4 ... 0, 6) yy d - (0.2 ... 0.25) c: ta (3.0 .. .4.0) 0 hchyh (0.1 .0.15) b:

00

5five

00

5five

00

5five

где Хщ - рассто ние от входной кромки до кра  щели,where Hsch is the distance from the entrance edge to the edge of the slit,

(- угол наклона щели относительно перпендикул ра к оси пера лопатки,(- the angle of inclination of the slit relative to the perpendicular to the axis of the pen blade,

I - длина щели,I - the length of the gap

а - ширина щели,and - the width of the gap,

ti - шаг отверстий по длине щели,ti - step holes along the length of the gap,

Ьвых - высота размещени  выходных отверстий каналов,Lout - the height of the placement of the outlet openings of the channels,

d - диаметр отверстий,d is the diameter of the holes

t2 - шаг отверстий по высоте пера лопатки ,t2 is the pitch of the holes along the height of the pen blade,

хвых - рассто ние от входной кромки до центров выходных отверстийxvih is the distance from the entrance edge to the centers of the outlet openings

b -- длина хорды профил  лопатки,b - the length of the chord profile of the scapula,

h - высота пера лопатки,h - the height of the pen blades,

с - максимальна  толщина пера лопатки .c is the maximum thickness of the blade blade.

При вращении рабочего колеса за счет перепада статического давлени , имеющего место при обтекании профил  лопатки, а также за счет центробежных сил, действующих на газ в каналах, происходит отсос части газа из пограничного сло  со спинки в корневом сечении в районе двугранного угла , образованного поверхностью лопатки и втулкой, и выдув этого газа в средних сечени х спинки пера в области входной кромки , вследствие чего предотвращаетс  накопление и отрыв пограничного сло  в корневых сечени х и увеличиваетс  энерги  пограничного сло  в средних сечени х спинки пера. В результате снижаютс  вторичные потери в корневых сечени х и повышаетс  устойчивость пограничного сло  в средних сечени х пера лопатки.When the impeller rotates due to the static pressure drop occurring when the blade profile flows around, and also due to centrifugal forces acting on gas in the channels, some of the gas from the boundary layer is sucked from the back in the root section in the area of the dihedral angle formed by the blade surface and a sleeve, and blowing out this gas in the middle sections of the back of the pen in the area of the entrance edge, as a result of which the accumulation and detachment of the boundary layer in the root sections is prevented and the energy of the boundary layer increases in Independent user's back section of the pen. As a result, secondary losses in root sections are reduced and the stability of the boundary layer in the middle sections of the blade root increases.

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula Рабоча  лопатка Турбомашины, содержаща  перо с выполненными в нем каналами , имеющими входные и выходные отверсти  на спинке пера, отличающа - с   тем, что, с целью снижени  вторичныхThe turbomachine blade, containing a feather with channels made therein, having inlet and outlet openings on the back of the feather, is such that, in order to reduce secondary потерь в корневых сечени х и повышени  устойчивости пограничного сло  в средних сечени х пера лопатки, каналы выполнены под острым углом коси пера, на спинке пера в корневом сечении выполнена щель, с которой сообщены входные отверсти  каналов , а выходные отверсти  каналов расположены в средней части спинки пера в области входной кромки, причем рассто ние от входной кромки до кра  щели, уголlosses in root sections and increase the stability of the boundary layer in the middle sections of the blade feather blades; the channels are made at an acute angle of the feather; on the back of the feather, a slot is made in the root section, with channels inlet holes in the middle part of the back pen in the area of the entrance edge, and the distance from the entrance edge to the edge of the slit, angle наклона щели относительно перпендикул рна к оси пера лопатки, длина щели, ширина щели, высота размещени  выходных отверстий каналов определ етс  соответственно из следующих соотношений:the slope of the slit is relatively perpendicular to the axis of the pen blade; the slit length, slit width, height of placement of the outlet openings of the channels are determined respectively from the following ratios: Хщ 0,6...0,7Ь.Hsch 0.6 ... 0.7b. где Хщ -- рассто ние от входной кромки до кра  щели;where Hsch is the distance from the entrance edge to the edge of the slit; b - длина хорды профил  лопатки.b is the chord length of the scapula profile. о) 10-15°.o) 10-15 °. где угол наклона щели относительно перпендикул рна к оси пера лопатки,where the angle of inclination of the slit is relatively perpendicular to the axis of the pen blade, I 0.I 0. 2. .О.ЗЬ. где I - длина щели,2. .O.Z. where I is the length of the gap, а 0.03...0,04Ь. где а - ширина щели,and 0.03 ... 0.04b. where a is the width of the gap Ьвых 0.4...0,5Ь,Left out 0.4 ... 0.5b, где Нвых высота размещени  выходных о верстий каналов.where Nvyh is the height of placement of the output of the channel version.