[发明专利]涡轮喷嘴及具备该涡轮喷嘴的轴流涡轮

说明书

在具备以在多个叶片相互之间形成尖细状的流路的方式排列的多个叶片的涡轮喷嘴中，各个叶片的负压面包含曲面，在喉部位置该曲面在与相邻于叶片的其他的叶片的后缘之间形成流路的喉部，曲面的上游侧缘部位于喉部位置的上游侧，曲面的下游侧缘部位于喉部位置的下游侧。

技术领域

本公开涉及涡轮喷嘴及具备该涡轮喷嘴的轴流涡轮。

背景技术

如图15所示，由跨音速叶片构成的以往的涡轮喷嘴100具备以在多个叶片102相互之间形成尖细状的流路101的方式排列的多个叶片102。在各叶片102的负压面103与相邻于叶片102的其他的叶片102’的后缘104’之间形成流路101的喉部105。各叶片102的负压面103具有从形成喉部105的喉部位置106至后缘104平坦地延伸的平坦面107。如专利文献1及2等记载那样，叶片原本性能通常受到负压面的曲率或喉部位置的较大影响。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭61-232301号公报

专利文献2：日本特开2016-166614号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，由于在负压面发展的边界层的影响而喉部向前缘侧移动，叶片原本性能可能会下降，但是专利文献1及2未公开考虑边界层的影响而进行了轮廓设计的叶片。

鉴于上述的情况，本公开的至少一个实施方式的目的在于提供一种抑制了在叶片的负压面发展的边界层的影响引起的性能下降的涡轮喷嘴及具备该涡轮喷嘴的轴流涡轮。

用于解决课题的方案

(1)本公开的至少一个实施方式的涡轮喷嘴具备以在多个叶片相互之间形成尖细状的流路的方式排列的多个叶片，其中，

各个所述叶片的负压面包含曲面，在喉部位置该曲面在与相邻于该叶片的其他的叶片的后缘之间形成所述流路的喉部，

所述曲面的上游侧缘部位于所述喉部位置的上游侧，所述曲面的下游侧缘部位于所述喉部位置的下游侧。

根据上述(1)的结构，在涡轮喷嘴的各叶片的负压面，在与相邻的叶片之间形成的尖细状的流路的形成喉部的喉部位置设置曲面，由此，即使在负压面形成边界层，在尖细状的流路中也是喉部位置处的流路面积最小，因此能抑制喉部的向前缘侧的移动。其结果是，能够抑制在叶片的负压面发展的边界层的影响引起的涡轮喷嘴的性能下降。

(2)在若干的实施方式中，以上述(1)的结构为基础，其中，

各个所述叶片的负压面包含从所述曲面的所述下游侧缘部至所述叶片的后缘平坦地延伸的平坦面。

根据上述(2)的结构，通过设置从曲面的下游侧缘部至叶片的后缘平坦地延伸的平坦面，能抑制以负压面的曲率为起因的膨胀波的产生，因此能减少跨音速区域的叶片原本性能的下降。其结果是，能够抑制在叶片的负压面发展的边界层的影响引起的涡轮喷嘴的性能下降。

(3)在若干的实施方式中，以上述(2)的结构为基础，其中，

将轴向上的从所述叶片的前缘起的长度相对于从所述叶片的所述前缘至后缘的所述轴向的长度之比即无量纲轴向弦长设为L、将所述无量纲轴向弦长为L的位置处的所述流路的流路面积相对于所述无量纲轴向弦长为1.0的位置处的所述流路的流路面积之比设为AR(L)时，满足下式：

【数学式1】