[发明专利]一种转子叶片及轴流压气机

说明书

本发明的目的是提供一种转子叶片及轴流压气机。转子叶片适用于安装在轴流压气机的转子的转子鼓筒上，包括叶身、榫头和缘板；对于能沿周向相邻设置于转子鼓筒上的两个转子叶片，其中一个转子叶片的缘板的吸力面部分的第一凹槽结构与另一个转子叶片的缘板的压力面部分的第二凹槽结构组合拼接，以在沿周向相邻设置的两个转子叶片之间形成流道壁面，所述流道壁面具有沿周向均匀地呈波浪状分布的多个凹槽；凹槽沿前缘至尾缘的方向延伸，且凹槽的深度顺着延伸方向逐渐增大；凹槽延伸的终点位于缘板的侧壁面上。凹槽的存在减小了附面层的厚度，进而减小了级间泄漏与附面层的掺混区域，因而减小了级间泄漏引起的气动损失，提高了压气机效率和喘振裕度。

技术领域

本发明涉及一种转子叶片及轴流压气机。

背景技术

燃气轮机的轴流压气机包括转子和静子。转子是一个高速旋转对气流做功的组合件，用于对进入轴流压气机的气体做功，转子包括转子叶片。静子与机匣连接，包括静子叶片。为避免高速旋转的转子叶片与相邻的静子叶片发生碰磨，在轴向上，转子叶片的缘板和静子叶片的缘板之间存在间隙，该间隙叫做级间间隙。由于静子叶片排的进/出口存在一定的静压差，在此静压差作用下，静子叶片的叶冠附近会有气流从静子叶片的下游的级间间隙经由静子叶片的叶冠与转子鼓筒之间的径向间隙，再从静子叶片上游的级间间隙流入上游来流，此流动又叫做级间泄漏。随着轴流压气机对性能的要求，级压比变得越来越高，导致静子叶排进/出口之间的压差越来越高，从而会使得级间泄漏难以完全被封严。级间泄漏的气流往往以接近垂直上游来流的方向回到主流道之中，与上游来流的附面层发生掺混，从而会引起较大的损失。

因此，本领域需要一种结构形式较好的转子叶片，来尽可能减小上游来流的附面层与级间泄漏掺混发生的区域，进而提升压气机效率和喘振裕度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转子叶片，具有减小上游来流的附面层与级间泄漏掺混发生的区域，进而提高压气机效率和喘振裕度的优点。

本发明的目的还在于提供一种轴流压气机，包括上述转子叶片，从而具有效率和喘振裕度较高的优点。

为实现所述目的的转子叶片，适用于安装在轴流压气机的转子的转子鼓筒上，包括叶身、榫头和缘板；所述叶身具有吸力面和压力面，并且沿气流方向具有前缘和尾缘；所述缘板包括位于所述吸力面一侧的吸力面部分和位于所述压力面一侧的压力面部分；所述吸力面部分具有第一凹槽结构，所述压力面部分具有第二凹槽结构；

对于能沿周向相邻设置于所述转子鼓筒上的两个所述转子叶片，其中一个所述转子叶片的所述缘板的所述吸力面部分的所述第一凹槽结构与另一个所述转子叶片的所述缘板的所述压力面部分的所述第二凹槽结构组合拼接，以在沿周向相邻设置的两个所述转子叶片之间形成流道壁面，所述流道壁面具有沿周向均匀地呈波浪状分布的多个凹槽；

所述凹槽沿两个所述转子叶片的流道方向延伸，且所述凹槽的深度顺着流道方向逐渐增大；所述凹槽延伸的终点位于所述缘板的侧壁面上。

所述的转子叶片，其进一步的特点是，所述凹槽延伸的起点距离所述前缘一定距离，所述凹槽延伸的起点处的深度为零。

所述的转子叶片，其进一步的特点是，所述凹槽延伸的起点距离所述前缘20％至30％的弦长。

所述的转子叶片，其进一步的特点是，所述凹槽的深度自所述凹槽延伸的起点至所述凹槽延伸的终点以二次曲线形式渐变。

所述的转子叶片，其进一步的特点是，所述凹槽的深度顺着延伸方向在前半段变化的速率小于后半段变化的速率。

所述的转子叶片，其进一步的特点是，多个所述凹槽沿周向以正弦函数或者余弦函数的形式均匀分布。

所述的转子叶片，其进一步的特点是，在周向上，多个所述凹槽与两个所述转子叶片的所述叶身分别连接的位置均处于波峰位置。