JP2000337101A - 軸流タービン翼列 - Google Patents
軸流タービン翼列Info
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- JP2000337101A JP2000337101A JP11149933A JP14993399A JP2000337101A JP 2000337101 A JP2000337101 A JP 2000337101A JP 11149933 A JP11149933 A JP 11149933A JP 14993399 A JP14993399 A JP 14993399A JP 2000337101 A JP2000337101 A JP 2000337101A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軸流タービン翼列に関し、翼列背面剥離損失
を抑え、軸流タービンの高性能化を図る。 【解決手段】 軸流タービンの翼列（動翼又は静翼）は
上流側の前置翼列１１と後流側の後置翼列１２からな
る。２つの翼は、後置翼列１２の前縁１４が前置翼列１
１の後縁１３の上流側に位置するように、軸方向に重な
り領域を形成して配置される。上流側翼列で発生したウ
ェーク６が接近し、ウェーク６と前置翼列背面１５との
間に増速した流れ８が生じ、流れの転向は前置翼列背面
１５の曲面により従来より小さくなり、背面１５で剥離
することなく翼列１１を通過し、前置翼列腹面１６から
の流れと一緒になり翼列１２を通過する。
を抑え、軸流タービンの高性能化を図る。 【解決手段】 軸流タービンの翼列（動翼又は静翼）は
上流側の前置翼列１１と後流側の後置翼列１２からな
る。２つの翼は、後置翼列１２の前縁１４が前置翼列１
１の後縁１３の上流側に位置するように、軸方向に重な
り領域を形成して配置される。上流側翼列で発生したウ
ェーク６が接近し、ウェーク６と前置翼列背面１５との
間に増速した流れ８が生じ、流れの転向は前置翼列背面
１５の曲面により従来より小さくなり、背面１５で剥離
することなく翼列１１を通過し、前置翼列腹面１６から
の流れと一緒になり翼列１２を通過する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は蒸気タービンやガス
タービン等のタービン原動機に関する軸流タービン翼列
に関し、翼列背面に生ずる流体の剥離損失を抑制し軸流
タービンの高性能化を図るようにしたものである。
タービン等のタービン原動機に関する軸流タービン翼列
に関し、翼列背面に生ずる流体の剥離損失を抑制し軸流
タービンの高性能化を図るようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】図５に従来の軸流タービン翼列流れの模
式図を示す。図５において、１は翼背面、２は翼腹面、
３は翼前縁、４は翼後縁、５は流体の流れの流速の遅い
境界層であり、６は流体の低流速域のウェークである。
流体の流れは翼背面１と隣接する翼の翼腹面２とに挟ま
れた湾曲した流路を翼前縁３側から翼後縁４側へと流れ
る。翼背面１及び翼腹面２上には流体の粘性の影響によ
って、流速の遅い境界層５と呼ばれる領域が発達する。
発達した境界層５は翼後縁４において一つになり、流出
して周囲より流速の遅い帯状の領域を形成する。翼後縁
４から発生されるこの低流速域はウェーク６と呼ばれ、
下流側翼列へと流入する。
式図を示す。図５において、１は翼背面、２は翼腹面、
３は翼前縁、４は翼後縁、５は流体の流れの流速の遅い
境界層であり、６は流体の低流速域のウェークである。
流体の流れは翼背面１と隣接する翼の翼腹面２とに挟ま
れた湾曲した流路を翼前縁３側から翼後縁４側へと流れ
る。翼背面１及び翼腹面２上には流体の粘性の影響によ
って、流速の遅い境界層５と呼ばれる領域が発達する。
発達した境界層５は翼後縁４において一つになり、流出
して周囲より流速の遅い帯状の領域を形成する。翼後縁
４から発生されるこの低流速域はウェーク６と呼ばれ、
下流側翼列へと流入する。
【０００３】図６は上記に説明したウェークが上流側か
ら下流側の翼列で受ける影響を示す従来の軸流タービン
翼列流れの模式図を示す。図６において、６は上流側翼
列から発生したウェークであり、図中において翼列に対
し相対的に左から右へ移動する。ウェーク６が下流側翼
列に翼背面１側から接近すると、ウェーク６と翼背面１
に挟まれる領域では有効な流路幅が狭くなり流速が増加
する。増速した流れ８は翼背面１の曲率に追従して流れ
ることができず、翼背面１上には剥離による損失域７が
形成される。ウェーク６の移動につれて、ウェーク６が
翼前縁３をまたいで翼背面１側から翼腹面２側へ通過す
ると、翼背面１上の増速域はなくなり、剥離により発生
した損失域７も下流へと流出する。以上説明したよう
に、従来の軸流タービン翼列は上流側翼列が発生するウ
ェーク６の影響を受けて周期的に剥離による損失を下流
へ放出し、軸流タービンの性能を低下させることにな
る。
ら下流側の翼列で受ける影響を示す従来の軸流タービン
翼列流れの模式図を示す。図６において、６は上流側翼
列から発生したウェークであり、図中において翼列に対
し相対的に左から右へ移動する。ウェーク６が下流側翼
列に翼背面１側から接近すると、ウェーク６と翼背面１
に挟まれる領域では有効な流路幅が狭くなり流速が増加
する。増速した流れ８は翼背面１の曲率に追従して流れ
ることができず、翼背面１上には剥離による損失域７が
形成される。ウェーク６の移動につれて、ウェーク６が
翼前縁３をまたいで翼背面１側から翼腹面２側へ通過す
ると、翼背面１上の増速域はなくなり、剥離により発生
した損失域７も下流へと流出する。以上説明したよう
に、従来の軸流タービン翼列は上流側翼列が発生するウ
ェーク６の影響を受けて周期的に剥離による損失を下流
へ放出し、軸流タービンの性能を低下させることにな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の軸
流タービン翼列においては、上流側において発生したウ
ェークが下流側の翼列に流れ、翼の背面に流体の剥離に
よる損失域が周期的に発生し、この損失域が下流へ放出
されて性能を低下させる原因となっている。従って、こ
のような流体の損失域の発生をなくし、性能低下を抑え
る対策が望まれていた。
流タービン翼列においては、上流側において発生したウ
ェークが下流側の翼列に流れ、翼の背面に流体の剥離に
よる損失域が周期的に発生し、この損失域が下流へ放出
されて性能を低下させる原因となっている。従って、こ
のような流体の損失域の発生をなくし、性能低下を抑え
る対策が望まれていた。
【０００５】そこで本発明は、翼列を流れる流体にウェ
ークが生じないような翼の配置又は形状として上流側翼
列のウェークの影響によって周期的に発生する翼列背面
剥離損失を抑制し、軸流タービンの高性能化を図ること
を課題としてなされたものである。
ークが生じないような翼の配置又は形状として上流側翼
列のウェークの影響によって周期的に発生する翼列背面
剥離損失を抑制し、軸流タービンの高性能化を図ること
を課題としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の（１），（２）の手段を提供する。
決するために次の（１），（２）の手段を提供する。
【０００７】（１）軸流タービンの軸方向周囲に複数の
翼を配設した翼列において、前記翼列は前置翼列と後置
翼列からなり、周方向には前置翼列と後置翼列とを交互
に、かつ軸方向には後置翼列前縁が前置翼列後縁より上
流側にそれぞれ位置するよう配置したことを特徴とする
軸流タービン翼列。
翼を配設した翼列において、前記翼列は前置翼列と後置
翼列からなり、周方向には前置翼列と後置翼列とを交互
に、かつ軸方向には後置翼列前縁が前置翼列後縁より上
流側にそれぞれ位置するよう配置したことを特徴とする
軸流タービン翼列。
【０００８】（２）軸流タービンの軸方向周囲に複数の
翼を配設した翼列において、各翼の喉部より上流の翼背
面にキャビティを設け、同キャビティ内に流体の再循環
流れを定常的に保持させるようにしたことを特徴とする
軸流タービン翼列。
翼を配設した翼列において、各翼の喉部より上流の翼背
面にキャビティを設け、同キャビティ内に流体の再循環
流れを定常的に保持させるようにしたことを特徴とする
軸流タービン翼列。
【０００９】本発明の（１）においては、上流側翼列で
発生した流体のウェークが前置翼列に接近すると、ウェ
ークと前置翼列背面との間の有効流路幅が狭くなり、流
速が増加する。この増加した流速は後置翼列前縁から後
置翼列間に流れるが、従来よりも流れの転向が小さくな
るように前置翼列が配置されているので、流れは前置翼
列背面上で剥離することがなく、増速した流れは前置翼
列を通過し、前置翼列腹面からの流れと一緒になり、後
置翼列を通過する。このように、上流側翼列ウェークの
影響によって周期的に発生する翼列背面剥離損失を抑制
し、軸流タービンの高性能化を図ることができる。
発生した流体のウェークが前置翼列に接近すると、ウェ
ークと前置翼列背面との間の有効流路幅が狭くなり、流
速が増加する。この増加した流速は後置翼列前縁から後
置翼列間に流れるが、従来よりも流れの転向が小さくな
るように前置翼列が配置されているので、流れは前置翼
列背面上で剥離することがなく、増速した流れは前置翼
列を通過し、前置翼列腹面からの流れと一緒になり、後
置翼列を通過する。このように、上流側翼列ウェークの
影響によって周期的に発生する翼列背面剥離損失を抑制
し、軸流タービンの高性能化を図ることができる。
【００１０】本発明の（２）においては、翼の背面に設
けられたキャビティ内には定常的に再循環流れが生じて
いる。翼の背面側から、上流側で発生したウェークが接
近すると、ウェークと翼背面に挟まれた領域において増
速流れが発生する。この流れがキャビティ内の再循環流
れを回り込むと、再循環流れの境界線は増速流れによる
静圧の低下によって、増速流れ側へ膨らむが、ウェーク
の通過に伴って増速流れが消失すると再循環流れ側へ収
縮する。このようにして再循環流れの境界線が非定常的
に膨張、収縮を行い、翼背面における剥離損失の発生、
流出を抑える。このように、上流側翼列ウェークの通過
に伴う翼背面の剥離損失発生・流出を抑制し、軸流ター
ビンの高性能化を図ることができる。
けられたキャビティ内には定常的に再循環流れが生じて
いる。翼の背面側から、上流側で発生したウェークが接
近すると、ウェークと翼背面に挟まれた領域において増
速流れが発生する。この流れがキャビティ内の再循環流
れを回り込むと、再循環流れの境界線は増速流れによる
静圧の低下によって、増速流れ側へ膨らむが、ウェーク
の通過に伴って増速流れが消失すると再循環流れ側へ収
縮する。このようにして再循環流れの境界線が非定常的
に膨張、収縮を行い、翼背面における剥離損失の発生、
流出を抑える。このように、上流側翼列ウェークの通過
に伴う翼背面の剥離損失発生・流出を抑制し、軸流ター
ビンの高性能化を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の第１形態に係る軸流タービン翼列の翼形断面図であ
る。図において、１１は前置翼列、１２は後置翼列、１
３は前置翼列後縁、１４は後置翼列前縁である。図１に
示すように本発明の実施の第１形態に係わる軸流タービ
ン翼列は交互に配置された前置翼列１１と後置翼列１２
から構成される。２つの翼列は後置翼列前縁１４が前置
翼列後縁１３よりも上流側に位置するよう、タービン軸
方向に重なり領域Ａを持つように配置される。なお、こ
の翼列は動翼、静翼のいずれにも適用されるものであ
る。
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の第１形態に係る軸流タービン翼列の翼形断面図であ
る。図において、１１は前置翼列、１２は後置翼列、１
３は前置翼列後縁、１４は後置翼列前縁である。図１に
示すように本発明の実施の第１形態に係わる軸流タービ
ン翼列は交互に配置された前置翼列１１と後置翼列１２
から構成される。２つの翼列は後置翼列前縁１４が前置
翼列後縁１３よりも上流側に位置するよう、タービン軸
方向に重なり領域Ａを持つように配置される。なお、こ
の翼列は動翼、静翼のいずれにも適用されるものであ
る。
【００１２】図２は本発明の実施の第１形態に係る軸流
タービン翼列の内部流れ模式図である。図において、符
号１１乃至１４は図３と同じ構成であり、符号１５は前
置翼列背面、１６は前置翼列腹面である。又、６はウェ
ーク、８は増速流れを示している。
タービン翼列の内部流れ模式図である。図において、符
号１１乃至１４は図３と同じ構成であり、符号１５は前
置翼列背面、１６は前置翼列腹面である。又、６はウェ
ーク、８は増速流れを示している。
【００１３】図２において、本発明による軸流タービン
翼列に上流側翼列で発生したウェーク６が接近すると、
ウェーク６と前置翼列背面１５とに挟まれる領域の有効
流路幅が狭くなり、流速が増加する。前置翼列１１にお
ける流れの転向は従来の軸流タービン翼列に比べて小さ
いので、前置翼列背面１５上で剥離することなく増速し
た流れ８は前置翼列１１を通過し、前置翼列腹面１６側
からの流れと一体となって後置翼列１２を通過する。こ
のように上流側翼列のウェーク６の影響によって周期的
に発生する翼列背面剥離による損失を抑えることがで
き、軸流タービンの高性能化が図れる。
翼列に上流側翼列で発生したウェーク６が接近すると、
ウェーク６と前置翼列背面１５とに挟まれる領域の有効
流路幅が狭くなり、流速が増加する。前置翼列１１にお
ける流れの転向は従来の軸流タービン翼列に比べて小さ
いので、前置翼列背面１５上で剥離することなく増速し
た流れ８は前置翼列１１を通過し、前置翼列腹面１６側
からの流れと一体となって後置翼列１２を通過する。こ
のように上流側翼列のウェーク６の影響によって周期的
に発生する翼列背面剥離による損失を抑えることがで
き、軸流タービンの高性能化が図れる。
【００１４】図３は本発明の実施の第２形態に係る軸流
タービン翼列の翼形断面図である。図において、１は翼
背面、２は翼腹面、９は隣接する翼間の喉部、２１は翼
に形成されたキャビティである。図示のように本発明の
実施の第２形態に係わる軸流タービン翼列は、喉部９よ
り上流側の翼背面１にキャビティ２１を形成して構成さ
れる。
タービン翼列の翼形断面図である。図において、１は翼
背面、２は翼腹面、９は隣接する翼間の喉部、２１は翼
に形成されたキャビティである。図示のように本発明の
実施の第２形態に係わる軸流タービン翼列は、喉部９よ
り上流側の翼背面１にキャビティ２１を形成して構成さ
れる。
【００１５】図４は本発明の実施の第２形態に係わる軸
流タービン翼列の内部流れ模式図である。図において符
号１，２，２１は図３と同じ構成であり、６はウェー
ク、８は増速流れ、２２は再循環流れ、２３は再循環流
れ境界線である。
流タービン翼列の内部流れ模式図である。図において符
号１，２，２１は図３と同じ構成であり、６はウェー
ク、８は増速流れ、２２は再循環流れ、２３は再循環流
れ境界線である。
【００１６】図４において、本実施の第２形態による軸
流タービン翼列の翼背面１に設けられたキャビティ２１
内には再循環流れ２２が定常的に発生する。翼の背面１
側から、上流側翼列が発生したウェーク６が接近する
と、ウェーク６と翼背面１に挟まれた領域において増速
流れ８が発生する。増速流れ８がキャビティ２１内の再
循環流れ２２を回り込むと、再循環流れ２２の境界線２
３は、増速流れ８による静圧の低下によって、増速流れ
８側へ膨らむが、ウェーク６の通過に伴って増速流れ８
が消失すると再循環流れ２２側へ収縮する。このように
再循環流れの境界線２３が非定常的に膨張・収縮し、翼
背面１における剥離損失の発生・流出を防ぐ。従って、
上流側翼列ウェーク６の通過に伴う翼背面の剥離損失発
生・流出を抑制し、軸流タービンの高性能化を図ること
ができる。
流タービン翼列の翼背面１に設けられたキャビティ２１
内には再循環流れ２２が定常的に発生する。翼の背面１
側から、上流側翼列が発生したウェーク６が接近する
と、ウェーク６と翼背面１に挟まれた領域において増速
流れ８が発生する。増速流れ８がキャビティ２１内の再
循環流れ２２を回り込むと、再循環流れ２２の境界線２
３は、増速流れ８による静圧の低下によって、増速流れ
８側へ膨らむが、ウェーク６の通過に伴って増速流れ８
が消失すると再循環流れ２２側へ収縮する。このように
再循環流れの境界線２３が非定常的に膨張・収縮し、翼
背面１における剥離損失の発生・流出を防ぐ。従って、
上流側翼列ウェーク６の通過に伴う翼背面の剥離損失発
生・流出を抑制し、軸流タービンの高性能化を図ること
ができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明の軸流タービン翼列は、（１）軸
流タービンの軸方向周囲に複数の翼を配設した翼列にお
いて、前記翼列は前置翼列と後置翼列からなり、周方向
には前置翼列と後置翼列とを交互に、かつ軸方向には後
置翼列前縁が前置翼列後縁より上流側にそれぞれ位置す
るよう配置したことを特徴としている。このような構成
により、前置翼列背面で流体が剥離することがなく、流
れは前置翼列から後置翼列へスムーズに流出し、上流側
翼列ウェークの影響によって周期的に発生する翼列背面
剥離損失を抑制し、軸流タービンの高性能化を図ること
ができる。
流タービンの軸方向周囲に複数の翼を配設した翼列にお
いて、前記翼列は前置翼列と後置翼列からなり、周方向
には前置翼列と後置翼列とを交互に、かつ軸方向には後
置翼列前縁が前置翼列後縁より上流側にそれぞれ位置す
るよう配置したことを特徴としている。このような構成
により、前置翼列背面で流体が剥離することがなく、流
れは前置翼列から後置翼列へスムーズに流出し、上流側
翼列ウェークの影響によって周期的に発生する翼列背面
剥離損失を抑制し、軸流タービンの高性能化を図ること
ができる。
【００１８】本発明の（２）の軸流タービン翼列は、軸
流タービンの軸方向周囲に複数の翼を配設した翼列にお
いて、各翼の喉部より上流の翼背面にキャビティを設
け、同キャビティ内に流体の再循環流れを定常的に保持
させるようにしたことを特徴としている。このような構
成により、キャビティ内の再循環流れの境界線が、流体
が通過すると膨らみ、又、流れがなくなると収縮し、こ
れら膨張、収縮を繰り返し、翼背面における剥離損失の
発生、流出を抑えることができる。このようにして上流
側翼列ウェークの通過に伴う翼背面の剥離損失の発生、
流出を抑制し、軸流タービンの高性能化を図ることがで
きる。
流タービンの軸方向周囲に複数の翼を配設した翼列にお
いて、各翼の喉部より上流の翼背面にキャビティを設
け、同キャビティ内に流体の再循環流れを定常的に保持
させるようにしたことを特徴としている。このような構
成により、キャビティ内の再循環流れの境界線が、流体
が通過すると膨らみ、又、流れがなくなると収縮し、こ
れら膨張、収縮を繰り返し、翼背面における剥離損失の
発生、流出を抑えることができる。このようにして上流
側翼列ウェークの通過に伴う翼背面の剥離損失の発生、
流出を抑制し、軸流タービンの高性能化を図ることがで
きる。
【図１】本発明の実施の第１形態に係る軸流タービン翼
列の翼形断面図である。
列の翼形断面図である。
【図２】本発明の実施の第１形態に係る軸流タービン翼
列の内部流れ模式図である。
列の内部流れ模式図である。
【図３】本発明の実施の第２形態に係る軸流タービン翼
列の翼断面図である。
列の翼断面図である。
【図４】本発明の実施の第２形態に係る軸流タービン翼
列の内部流れ模式図である。
列の内部流れ模式図である。
【図５】従来の軸流タービン翼列流れの模式図である。
【図６】上流側翼列が発生したウェークの影響を受ける
従来の軸流タービン翼列の内部流れ模式図である。
従来の軸流タービン翼列の内部流れ模式図である。
１ 翼背面 ２ 翼腹面 ６ ウェーク ８ 増速流れ ９ 喉部 １１ 前置翼列 １２ 後置翼列 １３ 前置翼列後縁 １４ 後置翼列前縁 １５ 前置翼列背面 １６ 前置翼列腹面 ２１ キャビティ ２２ 再循環流れ ２３ 再循環流れ境界線
Claims (2)
- 【請求項１】 軸流タービンの軸方向周囲に複数の翼を
配設した翼列において、前記翼列は前置翼列と後置翼列
からなり、周方向には前置翼列と後置翼列とを交互に、
かつ軸方向には後置翼列前縁が前置翼列後縁より上流側
にそれぞれ位置するよう配置したことを特徴とする軸流
タービン翼列。 - 【請求項２】 軸流タービンの軸方向周囲に複数の翼を
配設した翼列において、各翼の喉部より上流の翼背面に
キャビティを設け、同キャビティ内に流体の再循環流れ
を定常的に保持させるようにしたことを特徴とする軸流
タービン翼列。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11149933A JP2000337101A (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | 軸流タービン翼列 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11149933A JP2000337101A (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | 軸流タービン翼列 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000337101A true JP2000337101A (ja) | 2000-12-05 |
Family
ID=15485749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11149933A Withdrawn JP2000337101A (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | 軸流タービン翼列 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000337101A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007119696A1 (ja) * | 2006-04-17 | 2007-10-25 | Ihi Corporation | 翼 |
| WO2008060195A1 (en) * | 2006-11-14 | 2008-05-22 | Volvo Aero Corporation | Vane assembly configured for turning a flow ina a gas turbine engine, a stator component comprising the vane assembly, a gas turbine and an aircraft jet engine |
-
1999
- 1999-05-28 JP JP11149933A patent/JP2000337101A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007119696A1 (ja) * | 2006-04-17 | 2007-10-25 | Ihi Corporation | 翼 |
| JPWO2007119696A1 (ja) * | 2006-04-17 | 2009-08-27 | 株式会社Ihi | 翼 |
| US8118560B2 (en) | 2006-04-17 | 2012-02-21 | Ihi Corporation | Blade |
| EP2019186A4 (en) * | 2006-04-17 | 2012-09-26 | Ihi Corp | Blade |
| WO2008060195A1 (en) * | 2006-11-14 | 2008-05-22 | Volvo Aero Corporation | Vane assembly configured for turning a flow ina a gas turbine engine, a stator component comprising the vane assembly, a gas turbine and an aircraft jet engine |
| EP2092163A4 (en) * | 2006-11-14 | 2013-04-17 | Volvo Aero Corp | RUNWAY ARRANGEMENT CONFIGURATED FOR ROTATING AN ELECTRICITY IN A GAS TURBINE ENGINE, STATOR COMPONENT WITH THE ROW ROD ARRANGEMENT, GAS TURBINE AND AIRCRAFT RADIATOR |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |