渦輪機末級流路的製作方法

2023-04-24 11:16:41

專利名稱：渦輪機末級流路的製作方法
技術領域：
本發明大體涉及燃氣渦輪發動機，確切地說，涉及用於優化性能的燃氣渦輪機末級(last stage)流路和相關擴散器入口。
背景技術：
一般而言，燃氣渦輪機由流經其中多個級的熱燃燒氣體流進行驅動。燃氣渦輪發動機通常可以包括位於渦輪機的末級下遊的擴散器。擴散器將離開末級的熱燃燒氣體流的動能轉化為採用增加的靜壓形式的勢能。可能已知多種不同類型的擴散器以及類似物。已知多個參數會對燃氣渦輪機整體性能造成影響。然而，試圖在不考慮擴散器的情況下通過這些參數中的變化來改進燃氣渦輪機整體性能通常導致擴散器性能降低，並且由此降低燃氣渦輪機整體性能和效率。因此，需要一種優化的渦輪機末級流路，並且考慮擴散器入口輪廓。末級流路與擴散器入口輪廓的結合考慮應當優化渦輪機和擴散器的整體性能。

發明內容
本發明在此提供一種燃氣渦輪發動機。所述燃氣渦輪發動機可以包括渦輪機、和設置於所述渦輪機下遊的擴散器。所述渦輪機可以包括多個末級槳葉、多個末級噴嘴，以及約0.95或更高的所述末級噴嘴的測量比(gauging ratio)。所述測量比包括喉部長度與槳距之間的比率。所述渦輪機包括小於約0.7的槳葉輪轂入口相對馬赫數。所述渦輪機包括約20或更高的壓力比。所述渦輪機包括約0.4到約0.65的半徑比；所述半徑比包括從轉子到末級槳葉的輪轂的輪轂半徑，以及從所述轉子到所述末級槳葉的葉尖的葉尖半徑。所述渦輪機包括大於約零(O)的輪轂反動度；所述輪轂反動度包括所述末級槳葉的壓力比以及末級的壓力比。所述渦輪機包括小於約20度(20s )的非引導轉動角；所述非引導轉動角包括末級槳葉的從喉部到後端的角。所述渦輪機包括小於約一(I)的出口角比率；所述出口角比率包括末級噴嘴的葉尖側出口角和輪轂側出口角。所述渦輪機包括位於其中的末級流路。所述渦輪機包括環道，並且所述擴散器包括擴散器入口。本發明進一步提供一種燃氣渦輪發動機。所述燃氣渦輪發動機可以包括渦輪機的末級、以及設置於所述渦輪機的所述末級下遊的擴散器。所述渦輪機可以包括多個末級槳葉、多個末級噴嘴、穿過其中的流路，以及約0.95或更高的所述末級噴嘴的測量比。所述測量比包括喉部長度與槳距之間的比率。所述渦輪機包括小於約0.7的槳葉輪轂入口相對馬赫數，以及約20或更高的壓力比。所述渦輪機包括約0.4到約0.65的半徑比、大於約零(O)的輪轂反動度、小於約二十度(209 )的非引導轉動角，及/或小於約一 (I)的出口角比率。本發明進一步提供一種燃氣渦輪發動機。所述燃氣渦輪發動機可以包括渦輪機的末級以及擴散器。所述渦輪機的所述末級可包括多個末級槳葉、多個末級噴嘴、穿過其中的末級流路，以及約0.95或更高的所述末級噴嘴的測量比。所述渦輪機的所述末級還可包括約0.4到約0.65的半徑比、大於約零(O)的輪轂反動度(degree of hub reaction)、小於約二十度(20e )的非引導轉動角(unguided turning angle),及/或小於約一⑴的出口角比率(exit angle ratio)。本說明書中可以考慮其他類型的運行參數。其中，所述測量比包括喉部長度與槳距之間的比率。通過結合若干附圖和所附權利要求書來閱讀以下詳細說明，所屬領域的技術人員可清楚地了解本發明及相應專利的這些和其他特徵以及改進。


圖1為燃氣渦輪發動機的示意圖，圖示了壓縮機、燃燒室、渦輪機和擴散器。圖2為如本說明書中可能描述的燃氣渦輪機的多個部分的側視圖。圖3為圖2所示渦輪機的一部分的示意圖，圖示了一對渦輪機噴嘴。圖4為圖2所示渦輪機的一部分的示意圖，圖示了一個槳葉。圖5所示為跨圖2所示渦輪機的噴嘴翼展的噴嘴測量比。兀件符號列表:
權利要求
1.一種燃氣渦輪發動機，包括: 渦輪機； 所述渦輪機包括多個末級槳葉和多個末級噴嘴； 約0.95或更高的所述多個末級噴嘴的測量比；以及 擴散器，其設置於所述渦輪機下遊。
2.根據權利要求1所述的燃氣渦輪發動機，其中所述測量比包括喉部長度與槳距之間的比率。
3.根據權利要求1所述的燃氣渦輪發動機，其中所述渦輪機包括小於約0.7的槳葉輪轂入口相對馬赫數。
4.根據權利要求1所述的燃氣渦輪發動機，其中所述渦輪機包括約20或更高的壓力比。
5.根據權利要求1所述的燃氣渦輪發動機，其中所述渦輪機包括約0.4到約0.65的半徑比。
6.根據權利要求5所述的燃氣渦輪發動機，其中所述半徑比包括從轉子到末級槳葉的輪轂的輪轂半徑，以及從所述轉子到所述末級槳葉的葉尖的葉尖半徑。
7.根據權利要求1所述的燃氣渦輪發動機，其中所述渦輪機包括大於約零(O)的輪轂反動度。
8.根據權利要求7所述 的燃氣渦輪發動機，其中所述輪轂反動度包括所述末級槳葉的壓力比以及末級的壓力比。
9.根據權利要求1所述的燃氣渦輪發動機，其中所述渦輪機包括小於約20度(20°)的非引導轉動角。
10.根據權利要求9所述的燃氣渦輪發動機，其中所述非引導轉動角包括末級槳葉的從喉部到後端的角。
11.根據權利要求1所述的燃氣渦輪發動機，其中所述渦輪機包括小於約一(I)的出口角比率。
12.根據權利要求11所述的燃氣渦輪發動機，其中所述出口角比率包括末級噴嘴的葉尖側出口角和輪轂側出口角。
13.根據權利要求1所述的燃氣渦輪發動機，其中所述渦輪機包括位於其中的末級流路。
14.根據權利要求1所述的燃氣渦輪發動機，其中所述渦輪機包括環道，並且所述擴散器包括擴散器入口。
15.一種燃氣渦輪發動機,包括: 渦輪機的末級； 所述渦輪機的所述末級包括多個末級槳葉、多個末級噴嘴，以及穿過其中的末級流路； 約0.95或更高的所述多個末級噴嘴的測量比；以及 擴散器，其設置於所述渦輪機的所述末級下遊。
16.根據權利要求15所述的燃氣渦輪發動機，其中所述測量比包括喉部長度與槳距之間的比率。
17.根據權利要求15所述的燃氣渦輪發動機，其中所述渦輪機包括小於約0.7的槳葉輪轂入口相對馬赫數，以及約20或更高的壓力比。
18.根據權利要求15所述的燃氣渦輪發動機，其中所述渦輪機包括約0.4到約0.65的半徑比、大於約零(O)的輪轂反動度、小於約二十度(20° )的非引導轉動角，及/或小於約一 (I)的出口角比率。
19.一種燃氣渦輪發動機,包括: 渦輪機的末級； 所述渦輪機的所述末級包括多個末級槳葉、多個末級噴嘴，以及穿過其中的末級流路； 約0.95或更高的所述多個末級噴嘴的測量比； 約0.4到約0.65的半徑比、大於約零(O)的輪轂反動度、小於約二十度(20° )的非引導轉動角，及/或小於約一(I)的出口角比率；以及擴散器。
20.根據權利要求19所述的燃氣渦輪發動機，其中所述測量比包括喉部長度與槳距之間的比率。
全文摘要
本發明公開一種渦輪機末級流路，其可包括在燃氣渦輪發動機。所述燃氣渦輪發動機可以包括渦輪機和置於所述渦輪機下遊的擴散器。所述渦輪機可以包括多個末級槳葉、多個末級噴嘴，以及約0.95或更高的所述末級噴嘴的測量比。
文檔編號F01D25/24GK103089316SQ201210434459
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月2日 優先權日2011年11月3日
發明者R.J.古斯塔夫森, G.L.賽登 申請人:通用電氣公司