KR20170073501A

KR20170073501A - 터보기계 및 터보기계를 위한 터빈 노즐

Info

Publication number: KR20170073501A
Application number: KR1020160170287A
Authority: KR
Inventors: 슈미트 소니; 로히트 초우한; 로스 제임스 구스타프손; 매튜 피터 스코폰네
Original assignee: 제네럴 일렉트릭 컴퍼니
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2036-12-14
Also published as: IT201600127705A1; JP2017110653A; US10539032B2; US20170175556A1; DE102016123767A1; CN106907188A; JP6971564B2; CN106907188B; KR102713693B1

Abstract

터보기계는 복수 개의 노즐을 포함하며, 각각의 노즐은 에어포일(airfoil)을 갖는다. 터보기계는 일 경로를 한정하는 대향 벽을 구비하며, 유체 유동은 이 경로 내로 수용 가능하며 이에 따라 상기 경로를 통해 유동하게 된다. 스로트 분포는 이웃하는 노즐들 사이에 있어서 상기 경로 내의 가장 좁은 영역에서 측정되며, 여기서 이웃하는 노즐은 대향 벽들 사이에서 상기 경로를 가로질러 연장되어 유체 유동과 공기역학적으로 상호작용한다. 에어포일은 상기 스로트 분포를 한정하며, 스로트 분포는 표 1에 기재된 값에 의해 한정되고, 스로트 분포 값은 표 1에 기재된 값의 +/- 10% 공차 내에 있다. 스로트 분포는 공기역학적 손실을 감소시키며, 각각의 에어포일 상에서의 공기역학적 로딩(loading)을 개선시킨다.

Description

터보기계 및 터보기계를 위한 터빈 노즐{TURBOMACHINE AND TUBINE NOZZLE THEREFOR}

본원에서 개시되는 주제 대상은 터보기계, 보다 구체적으로 터빈의 노즐에 관한 것이다.

터보기계, 예컨대 가스 터빈은 압축기, 연소기 및 터빈을 포함할 수 있다. 공기가 압축기에서 압축된다. 압축 공기가 연소기 내로 공급된다. 연소기는 연료를 압축 공기와 혼합시킨 후 가스/연료 혼합물을 점화시킨다. 이때, 높은 온도 및 높은 에너지의 배기 유동이 터빈에 공급되며, 터빈에서 유체의 에너지가 기계적 에너지로 변환된다. 터빈은 복수 개의 노즐 단 및 블레이드 단을 포함한다. 노즐은 고정식 구성요소이며 블레이드는 로터를 중심으로 회전한다.

본 발명의 과제는, 터보기계, 보다 구체적으로 터빈의 노즐을 제공하는 것이다.

원 청구된 주제 대상과 범위 면에서 부합하는 특정 실시예가 이하에 개괄되어 있다. 이들 실시예는 청구된 주제 대상의 범위를 한정하려는 의도가 아니며, 오히려 이들 실시예는 단지 청구된 주제 대상의 가능한 형태를 간략하게 개괄하려는 의도이다. 실제로, 청구된 주제 대상은, 이하에 기술되는 양태/실시예와 유사할 수도 있고 상이할 수도 있는 다양한 형태를 포괄할 수 있다.

일 양태에 있어서, 터보기계는 복수 개의 노즐을 포함하며, 각각의 노즐은 에어포일(airfoil)을 구비한다. 터보기계는 일 경로를 한정하는 대향 벽들을 구비하며, 유체 유동은 이 경로 내로 수용 가능하고 이에 따라 상기 경로를 통해 유동하게 된다. 이웃하는 노즐들 사이에 있어서 경로 내의 가장 좁은 영역에서 스로트 분포(throat distribution)가 측정되며, 여기서 이웃하는 노즐은 대향 벽들 사이에서 경로를 가로질러 연장되어 유체 유동과 공기역학적으로 상호작용한다. 에어포일은 상기 스로트 분포를 한정하며, 스로트 분포는 표 1에 기재된 값에 의해 한정되고, 표 1에서 스로트 분포 값은 표 1에 기재된 값의 +/- 10% 공차 내에 있다. 스로트 분포는 공기역학적 손실을 감소시키며, 각각의 에어포일 상에서의 공기역학적 로딩(loading)을 개선시킨다.

다른 양태에 있어서, 노즐은 에어포일을 구비하며, 노즐은 터보기계와 함께 사용되도록 구성된다. 에어포일은 이웃하는 노즐들 사이에 있어서 일 경로 내의 가장 좁은 영역에서 측정된 스로트 분포(throat distribution)를 나타내며, 여기서 이웃하는 노즐은 대향 벽들 사이에서 경로를 가로질러 연장되어 유체 유동과 공기역학적으로 상호작용한다. 에어포일은 스로트 분포를 한정한다. 스로트 분포는 표 1에 기재된 값에 의해 한정되고, 스로트 분포 값은 표 1에 기재된 값의 +/- 10% 공차 내에 있다. 스로트 분포는 공기역학적 손실을 감소시키며, 에어포일 상에서의 공기역학적 로딩을 개선시킨다. 노즐의 후미 에지에 의해 한정되는 바와 같은 스로트 분포는, 약 0 % 스팬(span)에서 약 80 %의 스로트/스로트_중간스팬 값(throat/throat mid-span valve)으로부터 약 55 % 스팬에서 약 100 %의 스로트/스로트_중간스팬 값까지, 그리고 약 100 % 스팬에서 약 128 %의 스로트/스로트_중간스팬 값으로 곡선적으로 연장될 수 있으며, 0 % 스팬은 에어포일의 반경반향 내측 부분에 있고, 100 % 스팬은 에어포일의 반경방향 외측 부분에 있다. 스로트 분포는 표 1에 기재된 값에 의해 한정될 수 있다. 에어포일은 표 2에 기재된 값에 의해 한정되는 바와 같은 두께 분포(Tmax/Tmax_중간스팬)를 나타낼 수 있다. 에어포일은 표 3에 기재된 값에 따른 무차원 두께 분포를 나타낼 수 있다. 에어포일은 표 4에 기재된 값에 따른 무차원 축방향 현 분포를 나타낼 수 있다.

또 다른 양태에 있어서, 노즐은 에어포일을 구비하며, 노즐은 터보기계와 함께 사용되도록 구성된다. 에어포일은 이웃하는 노즐들 사이에 있어서 일 경로 내의 가장 좁은 영역에서 측정된 스로트 분포(throat distribution)를 나타내며, 여기서 이웃하는 노즐은 대향 벽들 사이에서 경로를 가로질러 연장되어 유체 유동과 공기역학적으로 상호작용한다. 노즐의 후미 에지에 의해 한정되는 바와 같은 스로트 분포는, 약 0 % 스팬(span)에서 약 80 %의 스로트/스로트_중간스팬 값(throat/throat mid-span valve)으로부터 약 55 % 스팬에서 약 100 %의 스로트/스로트_중간스팬 값까지, 그리고 약 100 % 스팬에서 약 128 %의 스로트/스로트_중간스팬 값으로 곡선적으로 연장된다. 0 % 스팬은 에어포일의 반경방향 내측 부분에 있고, 100 % 스팬은 에어포일의 반경방향 외측 부분에 있다. 스로트 분포는 공기역학적 손실을 감소시키며, 에어포일 상에서의 공기역학적 로딩을 개선시킨다.

본 발명의 이러한 특징, 양태 및 장점 그리고 본 발명의 다른 특징, 양태 및 장점은, 도면 전반에 걸쳐 동일한 도면부호는 동일한 부분을 나타내는 첨부 도면을 참고하여 이하의 상세한 설명을 읽으면 더욱 양호하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 양태에 따른 터보기계의 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 양태에 따른 노즐의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 양태에 따른 2개의 이웃하는 노즐의 상부도이다.
도 4는 본 발명의 양태에 따른 스로트 분포(throat distribution)의 그래프이다.
도 5는 본 발명의 양태에 따른 최대 두께 분포의 그래프이다.
도 6은 본 발명의 양태에 따른, 축방향 현 분포으로 나눈 최대 두께의 그래프이다.
도 7은 본 발명의 양태에 따른 중간 스팬(mid span)에서의 축방향 현으로 나눈 축방향 현의 그래프이다.

이하에서 본 발명의 하나 이상의 구체적인 실시예를 설명할 것이다. 이들 실시예의 간략한 설명을 제공하기 위해, 실제 구현예의 모든 특징들이 본 명세서에서 설명되지는 않을 수 있다. 임의의 기술 프로젝트 또는 설계 프로젝트에서와 같이, 임의의 이러한 실제 구현예에 대한 개량에 있어서, 개발자의 구체적인 목표를 달성하기 위해 시스템 관련 구속요건 및 업무 관련 구속요건에 대한 순응과 같은 다수의 구현예 특정 결정이 이루어져야만 하며, 이는 구현예마다 상이할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 더욱이, 이러한 개량 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 발명의 이익을 향유하는 당업자에게는 설계, 제작 및 제조에 관한 일상적 업무라는 것을 이해해야만 한다.

본 주제 대상의 다양한 실시예의 요소를 도입할 때, 단수 표면 및 표현 “상기”는 이러한 요소가 하나 이상 존재한다는 것을 의미하려는 의도이다. 용어 “포함하는”, “비롯한”, 및 “구비하는”은 포괄적이 되도록 하려는 의도이며, 나열된 요소 이외의 추가적인 요소가 존재할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 터보기계(10)(예컨대, 가스 터빈 및/또는 압축기)의 일 실시예의 다이어그램이다. 도 1에 도시된 터보기계(10)는 압축기(12), 연소기(14), 터빈(16), 및 디퓨저(17)를 포함한다. 공기 또는 일부 다른 가스가 압축기(12) 내에서 압축되며, 연소기(14) 내로 공급되어 연료와 혼합되고, 이후 연소된다. 배기 유체가 터빈(16)에 공급되며, 터빈에서 배기 유체의 에너지가 기계적 에너지로 변환된다. 터빈(16)은, 개별적인 단(20)을 포함하는 복수 개의 단(18)을 포함한다. 각각의 단(18)은, 회전 축선(26)을 중심으로 회전하는 축방향 정렬 블레이드의 환형 어레이를 갖춘 로터(즉, 회전하는 샤프트) 및 노즐의 환형 어레이를 갖춘 스테이터를 포함한다. 이에 따라, 상기 단(20)은 노즐 단(22) 및 블레이드 단(24)을 포함할 수 있다. 명확성을 위해, 도 1은, 축방향(28), 반경방향(32), 및 원주방향(34)을 포함하는 좌표계를 포함한다. 추가적으로, 반경방향 평면(30)이 도시되어 있다. 반경방향 평면(30)은 일 방향에서 축방향(28)으로 [회전 축선(26)을 따라] 연장되며, 이때 반경방향(32)으로 외측을 향해 연장된다.

도 2는 3개의 노즐(36)의 사시도이다. 단(20)에서의 노즐(36)은 제1 벽(40)(또는 플랫폼)과 제2 벽(42) 사이에서 반경방향(32)으로 연장된다. 제1 벽(40)은 제2 벽(42)에 대향하며, 양 벽은 일 경로를 한정하며, 이 경로 내로 유체 유동이 수용될 수 있다. 노즐(36)들은 허브를 중심으로 원주방향(34)으로 배치된다. 각각의 노즐(36)은 에어포일(37)을 가지며, 에어포일(37)은, 배기 유체가 축방향(28)으로 터빈(16)을 통해 대체로 하류로 유동할 때, 연소기(14)로부터의 배기 유체와 공기역학적으로 상호작용하도록 구성된다. 각각의 노즐(36)은 선단 에지(44), 선단 에지(44)의 축방향(28)으로 하류에 배치되는 후미 에지(46), 압력측(48) 및 흡입측(50)을 갖는다. 압력측(48)은 선단 에지(44)와 후미 에지(46) 사이에서 축방향(28)으로 연장되며, 제1 벽(40)과 제2 벽(42) 사이에서 반경방향(32)으로 연장된다. 흡입측(50)은, 압력측(48)에 대향하면서, 선단 에지(44)와 후미 에지(46) 사이에서 축방향(28)으로 연장되며, 제1 벽(40)과 제2 벽(42) 사이에서 반경방향(32)으로 연장된다. 단(20)에서의 노즐(36)은, 노즐(36)의 압력측(48)이 이웃하는 노즐(50)의 흡입측(50)에 면하게 되도록 구성된다. 배기 유체가 노즐(36)들 사이의 경로를 향해 그리고 이 경로를 통해 유동할 때, 배기 유체는 노즐(36)과 공기역학적으로 상호작용하며, 이에 따라 배기 유체는 축방향(28)에 대해 각을 이루는 운동량 또는 속도로 유동한다. 공기역학적 손실의 감소 및 공기역학적 로딩의 개선을 나타내도록 구성되는 특정 스로트 분포를 갖는 노즐(36)이 위치하는 노즐 단(22)은 기계 효율 및 부품 수명을 개선시키는 결과를 달성할 수 있다.

도 3는 2개의 이웃하는 노즐(36)의 상부도이다. 하위 노즐(36)의 흡입측(50)은 상위 노즐(36)의 압력측(48)에 면한다는 것에 주의하라. 축방향 현(56)은 축방향(28)에 있어서 노즐(36)의 치수이다. 현(57)은 에어포일의 선단 에지와 후미 에지 사이의 거리이다. 단(18)의 2개의 이웃하는 노즐(36) 사이의 통로(38)는, 이웃하는 노즐(36)들 사이의 통로(38)의 가장 좁은 영역에서 측정되는 스로트 분포(D_o)를 한정한다. 유체는 축방향(28)으로 통로(38)을 통해 유동한다. 제1 벽(40)으로부터 제2 벽(42)까지 스팬을 가로지르는 이러한 스로트 분포(D_o)는 도 4와 관련하여 더욱 상세하게 설명될 것이다. 주어진 퍼센트 스팬(percent span)에서 각각의 노즐(36)의 최대 두께가 Tmax로 표시된다. 노즐(36)의 높이를 가로지르는 Tmax 분포는 도 4와 관련하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

도 4는, 이웃하는 노즐(36)에 의해 한정되고 곡선(60)으로서 도시되는 스로트 분포(D_o)의 그래프이다. 수직 축은 제1 환형 벽(40)과 제1 환형 벽(42) 또는 반경방향(32)에 있어서의 에어포일(37)의 대향 단부 사이의 퍼센트 스팬을 나타낸다. 즉, 0 % 스팬은 일반적으로 제1 환형 벽(40)을 나타내며, 100 % 스팬은 에어포일(37)의 대향 단부를 나타내고, 0 %와 100 % 사이의 임의의 지점은 에어포일의 높이를 따라 반경방향(32)으로 에어포일(37)의 반경방향 내측 부분과 반경방향 외측 부분 사이의 퍼센트 거리(percent distance)에 대응한다. 수평 축은 D_o(스로트), 즉 약 50 % 스팬 내지 약 55 % 스팬에서의 D_o인 D_o_중간스팬(스로트_중간스팬)[D_o_MidSpan(Throat_MidSpan)]으로, 주어진 퍼센트 스팬에서의 2개의 이웃한 노즐(36) 사이의 최단 거리를 나눈 값을 나타낸다. D_o를 D_o_중간스팬으로 나누면, 그래프(58)는 무차원이 되며, 이에 따라 다양한 용례에 대해 노즐 단(22)이 확대 또는 축소될 때에 곡선(60)은 동일하게 유지된다. 수평 축이 단지 D_o인, 단일 크기의 터빈에 대한 유사한 그래프를 작성할 수도 있다.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 노즐의 후미 에지에 의해 한정되는 바와 같은 스로트 분포는, 약 0 % 스팬(span)(점 66)에서 약 80 %의 스로트/스로트_중간스팬 값(throat/throat_mid-span valve)으로부터 약 55 % 스팬(점 68)에서 약 100 %의 스로트/스로트_중간스팬 값까지, 그리고 약 100 % 스팬(점 70)에서 약 128 %의 스로트/스로트_중간스팬 값으로 곡선적으로 연장된다. 0 % 스팬은 에어포일의 반경방향 내측 부분에 있고, 100 % 스팬은 에어포일의 반경방향 외측 부분에 있다. 도 4에 도시된 스로트 분포는 2가지 방식으로 성능을 개선하는 데 도움이 될 수 있다. 첫째로, 스로트 분포는 바람직한 출구 유동 프로파일을 생성하는 데 도움이 된다. 둘째로, 도 4에 도시된 스로트 분포는 2차 유동(예컨대, 주 유동 방향에 대해 횡방향인 유동)을 처리하는 데 도움이 될 수도 있고 및/또는 제1 환형 벽(40)(예컨대, 허브) 부근에서 유동을 퍼지(purge)하는 데 도움이 될 수도 있다. 표 1은 다수의 스팬 위치를 따른 스로트 분포 및 에어포일(37)의 후미 에지 형상에 대한 다양한 값을 나열한 것이다. 도 4는 스로트 분포를 그래프로 제시한 것이다. 스로트 분포 값은 약 +/- 10%만큼 변할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

% 스팬	스로트/스로트_중간스팬
100	1.284
95	1.247
91	1.212
82	1.150
73	1.096
64	1.047
55	1
45	0.957
35	0.916
24	0.877
13	0.839
6	0.820
0	0.801

도 5는 노즐의 에어포일(37)의 두께에 의해 한정되는 바와 같은, 두께 분포 Tmax/Tmax_중간스팬의 그래프이다. 수직 축은 제1 환형 벽(40)과 반경방향(32)에 있어서의 에어포일(37)의 대향 단부 사이의 퍼센트 스팬을 나타낸다. 수평 축은 Tmax_중간스팬 값으로 Tmax를 나눈 값을 나타낸다. Tmax는 주어진 스팬에서의 에어포일의 최대 두께이며, Tmax_중간스팬은 중간 스팬(예컨대, 약 50 % 스팬 내지 55 % 스팬)에서 에어포일의 최대 두께이다. Tmax를 Tmax_중간스팬으로 나누면, 그래프는 무차원이 되며, 이에 따라 다양한 용례에 대해 노즐 단(22)이 확대 또는 축소될 때에 곡선은 동일하게 유지된다. 표 2를 참고하면, 약 50 %의 중간 스팬 값은 Tmax/Tmax_중간스팬 값이 1인데, 왜냐하면 이 스팬에서 Tmax는 Tmax_중간스팬과 동일하기 때문이다.

% 스팬	Tmax_Tmax_중간스팬
100	1.008
94.24	1.004
88.67	1.001
78.04	0.999
68.05	1.000
58.57	0.999
49.14	1.000
39.72	0.997
30.25	0.994
20.50	0.990
10.42	0.989
5.25	0.987
0	0.988

도 6은 스팬의 다양한 값을 따라 에어포일의 축방향 현으로 에어포일의 두께(Tmax)를 나눈 값의 그래프이다. 수직 축은 제1 환형 벽(40)과 반경방향(32)에 있어서의 에어포일(37)의 대향 단부 사이의 퍼센트 스팬을 나타낸다. 수평 축은 축방향 현 값으로 Tmax를 나눈 값을 나타낸다. 에어포일의 두께를 축방향 현으로 나누면, 그래프는 무차원이 되며, 이에 따라 다양한 용례에 대해 노즐 단(22)이 확대 또는 축소될 때에 곡선은 동일하게 유지된다. 도 5 및 도 6에 도시된 Tmax 분포를 갖는 노즐 구성은, 드라이버(driver)와의 크로싱(crossing)을 방지하기 위해 노즐의 공명 주파수를 튜닝(tuning)하는 데 도움이 될 수 있다. 이에 따라, 도 5 및 도 6에 도시된 Tmax 분포를 갖는 노즐(36) 구성은, 노즐(36)의 작동 수명을 증가시킬 수 있다. 표 3은 다양한 스팬 값에 대한 Tmax/축방향 현 값을 나열한 것이며, 여기서 주어진 스팬에 있어서 축방향 현에 대한 Tmax의 비율로 무차원 두께가 정의된다.

% 스팬	Tmax/현
100	0.404
94.24	0.405
88.67	0.405
78.04	0.409
68.05	0.413
58.57	0.418
49.14	0.423
39.72	0.427
30.25	0.431
20.50	0.435
10.42	0.442
5.25	0.445
0	0.449

도 7은 다양한 값의 스팬에 대한 중간 스팬에서의 축방향 현으로 에어포일의 축방향 현을 나눈 값의 그래프이다. 수직 축은 제1 환형 벽(40)과 반경방향(32)에 있어서의 에어포일(37)의 대향 단부 사이의 퍼센트 스팬을 나타낸다. 수평 축은 중간 스팬 값에서의 축방향 현 값으로 축방향 현을 나눈 값을 나타낸다. 표 4를 참고하면, 약 50 %의 중간 스팬 값은 (축방향 현)/(축방향 현_중간스팬)의 값이 1인데, 왜냐하면 이 스팬에서 축방향 현은 중간 스팬 위치에서의 축방향 현과 동일하기 때문이다. 축방향 현을 중간 스팬에서의 축방향 현으로 나누면, 그래프는 무차원이 되며, 이에 따라 다양한 용례에 대해 노즐 단(22)이 확대 또는 축소될 때에 곡선은 동일하게 유지된다. 표 5은 다양한 값의 스팬을 따라 중간 스팬에서의 축방향 현으로 에어포일의 축방향 현을 나눈 값을 나열한 것이며, 여기서 무차원 축방향 현은 중간 스팬에서의 축방향 현에 대한 주어진 스팬에서의 축방향 현의 비율로서 정의된다.

% 스팬	축방향 현/축방향 현_중간스팬
100	1.055
94.24	1.049
88.67	1.044
78.04	1.033
68.05	1.022
58.57	1.012
49.14	1
39.72	0.988
30.25	0.975
20.50	0.961
10.42	0.946
5.25	0.938
0	0.930

도 7에 도시된 축방향 현 분포를 갖는 노즐 구성은, 드라이버(driver)와의 크로싱(crossing)을 방지하기 위해 노즐의 공명 주파수를 튜닝(tuning)하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들면, 선형 구조를 갖는 노즐은 공명 주파수가 400 Hz일 수 있는 반면, 특정 스팬 주위에서 두께가 증가되는 노즐(36)은 공명 주파수가 450 Hz일 수 있다. 노즐의 공명 주파수가 드라이버와의 크로스를 방지하도록 주의 깊게 튜닝되지 않으면, 작동에 의해 노즐(36) 상에 과도한 응력이 유발될 수 있고 구조적 파괴가 발생할 수도 있다. 이에 따라, 도 7에 도시된 축방향 현 분포를 갖는 노즐(36)의 구성은, 노즐(36)의 작동 수명을 증가시킬 수 있다.

개시된 실시예의 기술적 효과는 다수의 다양한 방식으로 터빈의 성능을 개선하는 것을 포함한다. 도 4에 도시된 노즐(36)의 구성 및 스로트 분포는 2차 유동(예컨대, 주 유동 방향에 대해 횡방향인 유동)을 처리하는 데 도움이 될 수도 있고 및/또는 허브[예컨대, 제1 환형 벽(40)] 부근에서 유동을 퍼지(purge)시키는 데 도움이 될 수도 있다. 노즐의 공명 주파수가 드라이버와의 크로스를 방지하도록 주의 깊게 튜닝되지 않으면, 작동에 의해 노즐(36) 상에 과도한 응력이 유발될 수 있고 구조적 파괴가 발생할 수도 있다. 이에 따라, 특정 스팬 위치에서 두께가 증가되어 있는 노즐(36)의 구성은 노즐(36)의 작동 수명을 증가시킬 수 있다.

이상 기술된 설명은 주제 대상을 개시하기 위해, 그리고 또한 당업자가 임의의 디바이스 또는 시스템을 제조 및 이용하는 것과 임의의 통합된 방법을 수행하는 것을 가능하게 하기 위해 최선의 양태를 비롯한 예를 이용한다. 주제 대상의 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 한정되며, 당업자가 착안 가능한 다른 예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예는, 그 구조적 요소가 청구범위의 문자적 맥락과 상이하지 않다면 또는 해당 예가 청구범위의 문자적 맥락과 미미하게 상이한 등가의 구조적 요소를 포함한다면, 청구범위에 속하도록 의도된다.

Claims

각각 에어포일(airfoil)을 포함하는 복수 개의 노즐을 포함하는 터보기계로서,
일 경로를 한정하는 대향 벽으로서, 유체 유동이 상기 경로 내로 수용될 수 있어 상기 경로를 통해 유동하고, 스로트 분포(throat distribution)는 이웃하는 노즐들 사이에 있어서 상기 경로 내의 가장 좁은 영역에서 측정되며, 이웃하는 노즐은 대향 벽들 사이에서 상기 경로를 가로질러 연장되어 유체 유동과 공기역학적으로 상호작용하는 것인 대향 벽
을 포함하며,
상기 에어포일은 상기 스로트 분포를 한정하고, 상기 스로트 분포는 표 1에 기재된 값에 의해 한정되며, 스로트 분포 값은 표 1에 기재된 값의 +/- 10% 공차 내에 있고, 스로트 분포는 공기역학적 손실을 감소시키며 각각의 에어포일에 대한 공기역학적 로딩(loading)을 개선시키는 것인 터보기계.
제1항에 있어서, 상기 노즐의 후미 에지에 의해 한정되는 스로트 분포는, 약 0 % 스팬(span)에서 약 80 %의 스로트/스로트_중간스팬 값(throat/throat_mid-span valve)으로부터 약 55 % 스팬에서 약 100 %의 스로트/스로트_중간스팬 값까지, 그리고 약 100 % 스팬에서 약 128 %의 스로트/스로트_중간스팬 값으로 곡선적으로 연장되며,
여기서 0 % 스팬은 에어포일의 반경방향 내측 부분에 있고, 100 % 스팬은 에어포일의 반경방향 외측 부분에 있는 것인 터보기계.
제1항에 있어서, 상기 스로트 분포는 표 1에 기재된 값에 의해 한정되는 것인 터보기계.
제1항에 있어서, 상기 에어포일은 표 2에 기재된 값에 의해 한정되는 것인 두께 분포(Tmax/Tmax_MidSpan)를 갖는 것인 터보기계.
제4항에 있어서, 상기 에어포일은 표 3에 기재된 값에 따른 무차원 두께 분포를 갖는 것인 터보기계.
제5항에 있어서, 상기 에어포일은 표 4에 기재된 값에 따른 무차원 축방향 현 분포를 갖는 것인 터보기계.
에어포일을 갖추고 터보기계에서 사용되도록 구성된 노즐로서, 상기 에어포일은,
이웃하는 노즐들 사이에 있어서 일 경로 내의 가장 좁은 영역에서 측정된 스로트 분포(throat distribution)로서, 이웃하는 노즐은 대향 벽들 사이에서 경로를 가로질러 연장되어 유체 유동과 공기역학적으로 상호작용하는 것인 스로트 분포
를 포함하고,
상기 에어포일은 상기 스로트 분포를 한정하며, 상기 스로트 분포는 표 1에 기재된 값에 의해 한정되고, 스로트 분포 값은 표 1에 기재된 값의 +/- 10% 공차 내에 있으며, 스로트 분포는 공기역학적 손실을 감소시키고 에어포일에 대한 공기역학적 로딩(loading)을 개선시키는 것인 노즐.
제7항에 있어서, 상기 노즐의 후미 에지에 의해 한정되는 스로트 분포는, 약 0 % 스팬(span)에서 약 80 %의 스로트/스로트_중간스팬 값(throat/throat mid-span valve)으로부터 약 55 % 스팬에서 약 100 %의 스로트/스로트_중간스팬 값까지, 그리고 약 100 % 스팬에서 약 128 %의 스로트/스로트_중간스팬 값으로 곡선적으로 연장되며,
여기서 0 % 스팬은 에어포일의 반경방향 내측 부분에 있고, 100 % 스팬은 에어포일의 반경방향 외측 부분에 있는 것인 노즐.
제7항에 있어서, 상기 스로트 분포는 표 1에 기재된 값에 의해 한정되는 것인 노즐.
제7항에 있어서, 상기 에어포일은 표 2에 기재된 값에 의해 한정되는 것인 두께 분포(Tmax/Tmax_MidSpan)를 갖는 것인 노즐.
제10항에 있어서, 상기 에어포일은 표 3에 기재된 값에 따른 무차원 두께 분포를 갖는 것인 노즐.
제11항에 있어서, 상기 에어포일은 표 4에 기재된 값에 따른 무차원 축방향 현 분포를 갖는 것인 노즐.
에어포일을 갖추고 터보기계에서 사용되도록 구성된 노즐로서, 상기 에어포일은,
이웃하는 노즐들 사이에 있어서 일 경로 내의 가장 좁은 영역에서 측정된 스로트 분포(throat distribution)로서, 이웃하는 노즐은 대향 벽들 사이에서 상기 경로를 가로질러 연장되어 유체 유동과 공기역학적으로 상호작용하는 것인 스로트 분포
를 포함하며,
노즐의 후미 에지에 의해 한정되는 스로트 분포는, 약 0 % 스팬(span)에서 약 80 %의 스로트/스로트_중간스팬 값(throat/throat_mid-span valve)으로부터 약 55 % 스팬에서 약 100 %의 스로트/스로트_중간스팬 값까지, 그리고 약 100 % 스팬에서 약 128 %의 스로트/스로트_중간스팬 값으로 곡선적으로 연장되며,
여기서 0 % 스팬은 에어포일의 반경방향 내측 부분에 있고, 100 % 스팬은 에어포일의 반경방향 외측 부분에 있으며, 이러한 스로트 분포는 공기역학적 손실을 감소시키고 에어포일에 대한 공기역학적 로딩을 개선시키는 것인 노즐.
제13항에 있어서, 상기 스로트 분포는 표 1에 기재된 값에 의해 한정되고, 스로트 분포 값은 표 1에 기재된 값의 +/- 10% 공차 내에 있는 것인 노즐.
제13항에 있어서, 상기 스로트 분포는 표 1에 기재된 값에 의해 한정되는 것인 노즐.
제13항에 있어서, 상기 에어포일은 표 2에 기재된 값에 의해 한정되는 두께 분포(Tmax/Tmax_중간스팬)를 갖는 것인 노즐.
제13항에 있어서, 상기 에어포일은 표 3에 기재된 값에 따른 무차원 두께 분포를 갖는 것인 노즐.
제13항에 있어서, 상기 에어포일은 표 4에 기재된 값에 따른 무차원 축방향 현 분포를 갖는 것인 노즐.