[发明专利]用于改善涡轮叶片性能的方法及系统

说明书

本发明涉及用于改善涡轮叶片性能的方法及系统。具体而言，本文公开了一种涡轮叶片(170)，涡轮叶片(170)包括叶片根部(203)、叶片末梢(204)和在叶片根部(203)与叶片末梢(204)之间延伸的翼型件(202)。翼型件(202)具有在翼型件(202)的前方的前缘(214)与后方的后缘(216)之间延伸的相对的压力侧(210)和吸力侧(212)以及位于前缘(214)与后缘(216)之间的最大厚度(T)。叶片末梢(204)包括从压力侧和吸力侧中的至少一者从前缘与最大厚度之间的前点(252)向后到最大厚度与后缘之间的后点(254)沿侧向向外延伸的小翼(250)。

技术领域

本公开内容的领域大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于利用涡轮叶片小翼改善涡轮叶片性能的方法及系统。

背景技术

一些已知的燃气涡轮发动机具有串流连通地布置的导管风扇和核心发动机。风扇将空气提供至核心发动机(核心流)和包绕核心发动机的旁通导管(旁通流)。核心发动机压缩核心流且随后使其与燃料混合以用于点燃混合物来生成穿过涡轮的燃烧气体流。燃烧气体驱动称为静止护罩的圆柱形结构内的涡轮。间隙存在于涡轮的旋转叶片的末梢与静止护罩之间。燃烧气体在叶片末梢上从各个叶片的压力侧泄漏到叶片的吸力侧。此泄漏积累成吸力侧上的涡流，促成压力损失和叶片负载的减小，这降低涡轮的效率和性能。末梢涡流还可增大与上游护罩吹扫流相关联的二次压力损失。

一些系统试图使用末梢扩口或其它几何特征减小这些效果来加强末梢密封特征。然而，这些尝试通常聚焦于叶片的压力侧，其并未解决来自叶片的吸力侧上的涡流积累的损失，且并未成功地抑制涡流形成和相关联的压力损失。

发明内容

一方面，提供了一种涡轮叶片。涡轮叶片包括叶片根部、叶片末梢以及在叶片根部与叶片末梢之间延伸的翼型件。翼型件具有在翼型件的前缘与后缘之间延伸的相对的压力侧和吸力侧，以及位于前缘与后缘之间的最大厚度。叶片末梢包括小翼，小翼从压力侧和吸力侧中的至少一者从前缘与最大厚度之间的前点向后到最大厚度与后缘之间的后点沿侧向向外延伸。

另一方面，提供了一种改善涡轮叶片性能的方法。该方法包括提供从叶片根部沿径向向外延伸的涡轮叶片，涡轮叶片包括形成在涡轮叶片的远端处的叶片末梢以及在叶片根部与叶片末梢之间延伸的翼型件，其中翼型件具有在翼型件的前方的前缘与后方的后缘之间延伸的相对的压力侧和吸力侧以及位于前缘与后缘之间的最大厚度。该方法还包括提供联接至叶片末梢的小翼，小翼从压力侧和吸力侧中的至少一者从前缘与最大厚度之间的前点向后到最大厚度与后缘之间的后点沿侧向向外延伸，其中小翼构造成将叶片末梢上的泄漏空气流远离翼型件引导。引导导致由泄漏空气形成的涡流紧凑，且通过关于其限定的叶片通路减小了跨过叶片末梢的压力损失。

还有另一方面，提供了一种涡扇发动机，涡扇发动机包括核心发动机，其包括多级压缩机以及由核心发动机中生成的气体驱动的动力涡轮供能的风扇。动力涡轮包括涡轮叶片，涡轮叶片包括叶片根部、叶片末梢以及在叶片根部与叶片末梢之间延伸的翼型件。翼型件具有在翼型件的前缘与后缘之间延伸的相对的压力侧和吸力侧以及位于前缘与后缘之间的最大厚度。叶片末梢包括小翼，小翼从压力侧和吸力侧中的至少一者从前缘与最大厚度之间的前点向后到最大厚度与后缘之间的后点沿侧向向外延伸。

技术方案1. 一种涡轮叶片，包括：

叶片根部；

叶片末梢；以及

在所述叶片根部与所述叶片末梢之间延伸的翼型件，所述翼型件具有在所述翼型件的前方的前缘与后方的后缘之间延伸的相对的压力侧和吸力侧，所述翼型件具有位于所述前缘与所述后缘之间的最大厚度，

所述叶片末梢包括从所述压力侧与所述吸力侧中的至少一者从所述前缘与所述最大厚度之间的前点向后到所述最大厚度与所述后缘之间的后点沿侧向向外延伸的小翼。