(57)【要約】【課題】二次流れが減じられたタービン翼を提供する。【解決手段】流路（１８）において、圧力面（１４）に隣接して、圧力面（１４）の方向に、前縁ライン（２０）に近い箇所から後縁ライン（２２）に近い箇所まで延びたチャネル（３０）が設けられており、該チャネル（３０）が、２つの、傾斜した、結合されたチャネル壁部（３２）から成り、これらのチャネル壁部が、基準平面（ＤＲ）に関して、結合部における低い箇所（ＬＰ）と、２つの高い箇所（ＨＰ）と、チャネル高さ（ＣＨ）とを形成しており、チャネル高さが、低い箇所（ＬＰ）と、高い箇所（ＨＰ）のうちの最も高い箇所との間の半径方向の距離を規定している。【選択図】図３
2010281320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン段であって、
周方向に分配された互いに隣接する翼（１０）の列が設けられており、それぞれの翼（１０）に、圧力面（１４）と、吸込み面（１６）と、１つの端壁又は２つの端壁とが設けられており、前記１つの端壁から翼（１０）が半径方向に延びているか又は前記２つの端壁の間に翼（１０）が延びており、
前記タービン段に、さらに、流路（１８）が設けられており、該流路（１８）が、第１の翼（１０）の圧力面（１４）と、隣接する第２の翼（１０）の吸込み面（１６）と、互いに隣接する翼（１０）の前縁の間に延びたラインとして規定された前縁ライン（２０）と、互いに隣接する翼（１０）の後縁の間に延びたラインとして規定された後縁ライン（２２）との間の領域として規定されており、
前記流路（１８）が、互いに隣接する翼（１０）の圧力面（１４）の基部と吸込み面（１６）の基部との間に延びた基準平面（ＤＲ）を有している形式のものにおいて、
前記流路（１８）において、圧力面（１４）に隣接して、圧力面（１４）の方向に、前縁ライン（２０）に近い箇所から後縁ライン（２２）に近い箇所まで延びたチャネル（３０）が設けられており、該チャネル（３０）が、２つの、傾斜した、結合されたチャネル壁部（３２）から成り、これらのチャネル壁部が、基準平面（ＤＲ）に関して、結合部における低い箇所（ＬＰ）と、２つの高い箇所（ＨＰ）と、チャネル高さ（ＣＨ）とを形成しており、該チャネル高さが、前記低い箇所（ＬＰ）と、前記高い箇所（ＨＰ）のうちの最も高い箇所との間の半径方向の距離を規定していることを特徴とする、タービン段。
【請求項２】
各流路（１８）が、少なくとも２つの互いに隣接するチャネル（３０）を有している、請求項１記載のタービン段。
【請求項３】
各チャネル（３０）の高い箇所（ＨＰ）が、基準平面（ＤＲ）よりも上方に延びていない、請求項１又は２記載のタービン段。
【請求項４】
各流路（１８）における各チャネル（３０）の低い箇所（ＬＰ）が、各チャネル（３０）の高い箇所（ＨＰ）の間の、ピッチ方向でのほぼ中間点に位置している、請求項１から３までのいずれか１項記載のタービン段。
【請求項５】
各流路（１８）において、圧力面（１４）により近い各チャネル壁部（３２）の角度（θ）が、基準平面（ＤＲ）に関して、吸込み面（１６）により近い各チャネル壁部（３２）の角度（θ）よりも小さい、請求項１から４までのいずれか１項記載のタービン段。
【請求項６】
各流路（１８）において、チャネル高さ（ＣＨ）が、一次流れ方向で、前縁ライン（２０）から後縁ライン（２２）への方向で測定された０．３５〜０．５５の相対チャネル長さにおける最大まで増大し、この箇所においてチャネル高さ（ＣＨ）が減少している、請求項１から５までのいずれか１項記載のタービン段。
【請求項７】
圧力面（１４）から吸込み面（１６）までのピッチ方向で、連続した互いに隣接した各チャネル（３０）のチャネル高さ（ＣＨ）が、同じであるか又は減少している、請求項２又は請求項２に関連する請求項３から６までのいずれか１項記載のタービン段。
【請求項８】
各流路（１８）において、圧力面（１４）に隣接したチャネル（３０）のチャネル高さ（ＣＨ）が、ピッチ方向で圧力面（１４）から最も遠いチャネル（３０）のチャネル高さの少なくとも２倍である、請求項７記載のタービン段。
【請求項９】
各流路（１８）において、ピッチ方向で圧力面（１４）から吸込み面（１６）まで、連続した互いに隣接した各チャネル（３０）が、前縁ライン（２０）と同じ箇所又は前縁ライン（２０）からより遠い箇所から延びており、これにより、吸込み面（１６）に隣接して、チャネル（３０）が設けられていない延長された領域（ＥＲ）を形成している、請求項２又は請求項２に関連する請求項３から８までのいずれか１項記載のタービン段。
【請求項１０】
前記延長された領域（ＥＲ）が、作動時に、圧力面（１４）から発生する横流れによって生ぜしめられる二次流れ渦がほぼ存在しない領域を包囲している、請求項９記載のタービン段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して軸流ガスタービン及び軸流蒸気タービンに関し、これらのタービンには、静翼及び動翼の、ほぼ半径方向に延びた翼の１つ又は２つ以上の列が設けられている。特に、本発明は、空気力学的な動作が改善された、翼の半径方向端部に結合された端壁の構成に関する。
【０００２】
この明細書では、「ピッチ方向」とは、２つの隣接する翼若しくは羽根若しくはブレードの間の周方向を意味する。さらに、「端壁」は、翼の半径方向端部におけるあらゆる面として広く定義され、この端壁から翼が半径方向に延びている。したがって、端壁は、翼プラットフォーム及びシュラウドを含むが、これらに限定されない。
【背景技術】
【０００３】
タービンを通る理想的な流れは「一次流れ」と呼ばれるのに対して、一次流れと実際の流れとの差は「二次流れ」と呼ばれる。二次流れは、大部分は、軸流タービンの効率に大きな影響を与える損失を表す。
【０００４】
タービンカスケードにおける二次流れの発生は、端壁境界層が翼の前縁と相互作用することによって開始する。流れが翼の前縁に衝突すると、よどみ点圧の半径方向でのばらつきが、翼のよどみラインに沿って端壁に向かって流れを生ぜしめる。この流れが端壁に到達すると、流れは端壁に沿って局所的に上流へ移動する。進入する境界層がこの流れに衝突すると、分離が生じ、いわゆる馬蹄形の渦が翼の前縁の周囲に形成される。この渦の長さは、前縁の厚さと、前縁に沿った半径方向静圧勾配のばらつきとに依存し、この静圧勾配のばらつきは、特に、端壁の境界層の厚さと質とに関連している。
【０００５】
渦の圧力面部分は、渦が流路に進入して吸込み面に向かって移動するときの、翼対翼の圧力勾配によって影響される。端壁に沿った結果的な横通過流れは、カスケードにおける渦動作を生ぜしめる。これらの渦は、一般的に、コアにおける馬蹄形の渦を含む流路渦と呼ばれることがある。これらの渦は、湾曲した形状を備えるあらゆる流れチャネル、及び境界層に存在することができる。カスケードにおけるこの二次流れの長さは、ターンの量及び進入する境界層の形状を含む多くのその他の要因に依存する。
【０００６】
端壁の渦発生はタービンの効率に不都合な影響を与え、典型的な高圧タービンのための合計損失の３５％に寄与する。付加的な損失発生の主因は、カスケードの下流で成長する流路渦である。この渦に貯えられた運動エネルギは、ほとんどが下流で混合されるので、さらなる使用のために失われる。流路渦は、流路渦の中心の近くにおける、吸込み面から離れて存在する高損失コアとして容易に検出することができる。
【０００７】
損失発生の他に、二次流れは、カスケードの下流における出口流れ分布を混乱させる。運動量の低い境界層の流体は、実質的に、端壁に近い主流よりもより多く逸らされ、同じブレード対ブレード圧力勾配を有するが、より小さな影響を有し、したがって、端壁の近くの出口流れのオーバーターンを生じる。端壁からさらに離れて、流路渦の回転は活動し始め、したがって、より少ない回転が生じ、これは、流体を反対方向に駆動する流路渦により、いわゆるアンダーターンを生じる。
【０００８】
カスケードの後の不均一な流れ場は、後続のカスケードにおける付加的な損失の原因である。これは、部分的に、端壁の近くのオーバーターンされた流れによるもので、これは、次のブレード列におけるより多くの二次流れにつながる。
【０００９】
流路渦が端壁から剥離し、大きくなると、流れチャネルはますます二次流れによって影響される。流路渦は妨害されない一次流れの領域において増大するので、流路渦は端壁により近いと有利であることが知られている。これを推論する１つの方法は、半径方向の最大ヘリシティの測定による。
【００１０】
翼の設計は、翼の三次元形状を最適化することにより、より最近では端壁を輪郭付けることにより、二次流れを減じるために発展してきた。接線方向端壁輪郭付け（ＴＥＷＣ、Tangential End Wall Contouring）と呼ばれるこの技術は、二次流れを減じるために端壁表面を調節し、例えば、変更された翼面圧力分布を生じる。
【００１１】
米国特許出願公開第２００７／００５９１７７号明細書は、端壁のこのような非対称の輪郭を開示している。この解決手段は、多数の軸方向位置において、周方向に延びたシヌソイドを形成し、この場合、連続するシヌソイドにおける対応する箇所は、端壁の曲率が滑らかになるようにスプラインカーブによって結合されている。
【００１２】
別の択一的な解決手段は、渦を端壁から主流内へ剥離させるフェンスを備えた端壁を提供することであり、これは、渦を排除する効果を有する。フェンスの例は、ASME Turbo Expo 2000 "Secondary flow measurements in a turbine passage with end wall flow modification" 2000-GT-0212に記載されており、このフェンスは、翼の圧力面及び吸込み面の前縁を結合するラインの中央に前縁を有する。このような壁部は空気力学的損失を減じることができるが、フェンスを冷却する必要があるという問題を生じるおそれがある。
【００１３】
二次流れの影響を減じる択一的な方法は、圧力分布を調節する代わりに、横流れを減じるための非対称の輪郭を使用することである。例えば欧州特許出願公開第１９９５４１０号明細書は、タービン段カスケードの端壁が、タービン羽根の後縁から下流側に向かって下流へ、最初は緩やかに、最後は急に、隣接するタービン羽根の吸込み面に沿って、延びているリッジを有する第１の突出部を有している。しかしながら、このような配列は、下流の軸方向空間が必要とされ、ひいてはこのような解決手段は常に適用可能であるわけではないということにより、制限されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／００５９１７７号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１９９５４１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
この開示は、タービンにおける、翼の圧力面から隣接する翼の吸込み面に向かって端壁表面を横切ってピッチ方向に流れる横流れによって生ぜしめられる二次流れの結果としての、オーバーターン及びアンダーターン能力及び／又は減じられたヘリシティ損失の問題に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、独立請求項の主体によってこの問題を解決することを試みる。有利な実施形態は従属請求項に示されている。
【００１７】
本発明の態様は、隣接する翼の間の流路において端壁に形成された１つ又は２つ以上の隣接するチャネルの原理に基づく。各チャネルは主流れ方向に延びており、好適には、翼の圧力面に隣接して配置されていてよい。各チャネルは２つの傾斜した壁部を有しており、これらの壁部は、チャネルの構成及び位置に関連して、チャネルにおける二次流れ形成のための可能性を減じるように構成されている。
【００１８】
１つの態様において、周方向に分配された互いに隣接する翼の列を有するタービン段が設けられており、それぞれの翼には、圧力面と、吸込み面と、１つの端壁又は２つの端壁とを具備しており、１つの端壁から翼が半径方向に延びているか、又は２つの端壁の間に翼が延びている。タービン段は、さらに、第１の翼の圧力面と、隣接する第２の翼の吸込み面と、隣接し合う翼の前縁の間に延びたラインとして規定される前縁ラインと、隣接し合う翼の後縁の間に延びたラインとして規定される後縁ラインと、によって規定された流路を有している。流路は、変更されていない形式において基準平面を規定する面を有している。タービン段は、各流路において、圧力面に隣接した１つ又は２つ以上の互いに隣接するチャネルを有しており、これらの隣接チャネルは、面を変更し、前縁ラインに近い箇所から後縁ラインに近い箇所まで一次流れラインの方向に延びている。各チャネルは、基準平面に対して傾斜した２つのチャネル壁部から成り、これらのチャネル壁部は、チャネルに、１つの低い箇所と、２つの高い箇所と、低い箇所と高い箇所のうちの最も高い箇所との間の半径方向距離であるチャネル高さとを提供している。圧力面に隣接したチャネルの位置は、流路を横切るピッチ方向の横流れの影響の範囲を減じ、これにより、二次流れの影響を減じる。チャネルが圧力面に近いほど、この効果が顕著になる。このように、空気力学的性能に対する不都合な効果を、二次横流れが減じられたことによる利益が相殺して余りある。
【００１９】
別の態様において、各チャネルの高い箇所は、基準平面よりも上方へ延びておらず、一次流れに対するチャネルの影響を減じ、これにより、こすれ損失（scraping losses）を減じる。１つの態様において、各チャネルの低い箇所は、ほぼ、ピッチ方向で、各チャネルの高い箇所の間の中間点に位置しているのに対し、別の態様では、基準平面に対する、圧力面により近い各チャネルの壁部の角度が、吸込み面により近いチャネル壁部よりも小さい。
【００２０】
好適には、一次流れ方向で、チャネル高さは、一次流れラインの方向で、０．３５〜０．５５の相対チャネル長さにおいて最大に増大し、この箇所でチャネル高さは減少する。チャネルの長さの最後の５番目において、この減少率はより小さくてよい。このように、チャネル深さは、流路における速度分布とともに変化するこすれ損失と、横流れの存在とのバランスを提供する。
【００２１】
別の態様において、圧力面から吸込み面まで延びたピッチ方向で隣接する各連続した隣接するチャネルのチャネル高さは、同じであるか、又は減少している。好適には、圧力面に隣接したチャネルのチャネル高さは、ピッチ方向で圧力面から最も離れたチャネルの高さの少なくとも２倍である。このように、チャネルは、横流れの影響が最も強いところにおける横流れ、すなわち圧力面に隣接した横流れを減じるように構成されている。
【００２２】
別の態様において、各流れ通路において、各隣接するチャネルの延長開始位置は、同じであるか、又はチャネルが吸込み面に近づくほど前縁ラインからより離れており、これにより、吸込み面に隣接して、チャネルが設けられていない延長された領域を規定している。延長された領域は、作動時に、圧力面から生じる横流れによって生ぜしめられる二次流れの渦がほとんど存在しない領域において構成されている領域としてほぼ規定されることができる。
【００２３】
その他の態様及び利点は、例として本発明の実施形態が開示されている添付の図面に関連した以下の説明から明らかになるであろう。
【００２４】
以下に本開示の実施形態が添付の図面を参照しながら例として説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】タービン段の２つの隣接する翼を示す上面図である。
【図２】図１の隣接する翼を示す斜視図である。
【図３】端壁における本発明の典型的なチャネルを備えたタービン段の２つの隣接する翼を示す斜視図である。
【図４】典型的な実施形態の隣接する翼及び端兵を示す、タービン段のピッチ方向での断面図である。
【図５】図４のチャネル壁区分Ｖを示す分解図である。
【図６】図４のチャネル壁区分ＶＩを示す分解図である。
【図７】図３又は図４のチャネルのピッチ方向プロフィルである。
【図８】図３又は図４のチャネルの最も高いプロフィルである。
【図９】延長された領域を備えた、典型的な実施形態の斜視図である。
【図１０】二次流れラインを示す、図９の上面図である。
【図１１】典型的な実施形態の典型的な性能グラフである。
【図１２】典型的な実施形態の典型的な性能グラフである。
【図１３】典型的な実施形態の典型的な性能グラフである。
【図１４】典型的な実施形態の典型的な性能グラフである。
【００２６】
本開示の好適な実施形態はここで図面を参照しながら説明され、図面では同一の参照符号は全体を通じて同一のエレメントを示すために用いられている。以下の説明では、説明の目的で、開示の徹底的な理解を提供するための多くの特定の詳細が示されている。しかしながら、これらの特定の詳細を用いることなく開示内容が実施される場合もあることが明らかとなるであろう。
【００２７】
図１及び図２は、タービン段の２つの隣接する翼１０をそれぞれ示す、上面図及び斜視図であり、タービン段において、翼１０は、複数の列において、互いに隣接して、周方向に分配されている。各翼１０は、部分的にグリッド線で示されているように、一方又は両方の半径方向端部において、対応する端壁１２に一体に結合されている。互いに隣接する翼１０の圧力面１４と吸込み面１６との間の領域は、互いに隣接する翼１０の前縁２１の間に延びたラインとして規定された前縁ライン２０と、互いに隣接する翼１０の後縁２３の間に延びたラインとして規定された後縁ライン２２との間に延びた領域によってさらに仕切られた流路１８を規定している。流路１８は、端壁１２の面と共通の面を有している。変更されていない形式において、面は、図４に示されている基準平面ＤＲを規定しており、この場合、「変更されていない形式」とは、流路の面が例えばＴＥＷＣによって変更されていない場合にこの面が取る輪郭を意味し、これにより、互いに隣接する翼１０の圧力面１４及び吸込み面１６の基部の間に延びた平面を形成する。変更されていない面を表す図１及び図２におけるグリッド線は、二次流れによって影響されていない理想的な流れのラインを表す一次流れラインＰＦＬと、ピッチ方向区分Ａ−Ｄとから成っている。
【００２８】
図３は、図１及び図２に示されたタービン段に適用された典型的な実施形態を示している。タービン段は、互いに隣接する翼１０の一方又は両方の半径方向端部において、端壁１２の通路面に形成されたチャネル３０を有している。チャネル３０は、一次流れラインＰＦＬの方向に、すなわち、ほぼ翼１０の圧力面１４の方向に延びており、チャネル３０はほぼ互いに平行に延びている。チャネル３０は、前縁ライン２０に近い箇所から、後縁ライン２２に近い箇所まで延びている。各チャネル３０は、図５及び図６により詳細に示されているように、基準平面ＤＲに対して傾斜しておりかつ、基準平面ＤＲに対してチャネル３０の低い箇所ＬＰを規定するように結合した、２つのチャネル壁部３２から成る。
【００２９】
図４は、１つの翼１０の圧力面１４と、別の隣接する翼１０の吸込み面１６との間に延びたピッチ方向区分Ａ−Ｄの典型的な断面図を示している。互いに隣接する翼１０の間において端壁１２に形成されたチャネル３０が示されている。各チャネル３０は２つのチャネル壁部３２を有しており、一方のチャネル壁部は圧力面１４により近く、他方のチャネル壁部は吸込み面１６により近い。チャネル高さＣＨは半径方向の高さ、すなわち、チャネルの低い箇所ＬＰと最も高い高い箇所ＨＰとの間の、基準平面ＤＲに対して垂直方向で測定された高さである。この明細書において、「低い」及び「高い」とは、基準平面ＤＲに関するものであり、「低い」とは、基準平面ＤＲから端壁１２内への負の延びを意味するのに対し、「高い」とは、端壁１２から離れる方向への正の延びを意味する。指示は、絶対的な位置とは無関係である。すなわち、高い箇所ＨＰが端壁１２から離れる方向に延びているが、図７に示されたような高い箇所ＨＰは、基準平面ＤＲの高さよりも上方に延びていても、延びていなくてもよい。
【００３０】
図５及び図６に示されたチャネル壁部角度θは、基準平面ＤＲに対する公称チャネル壁部３３の角度であり、この場合、公称チャネル壁部３３は、湾曲なしに、実際のチャネル壁部３２に近似する。例えば、図５は、図４のＶの拡大図を示しており、湾曲したチャネル壁部３２のチャネル壁部角度θを示している。チャネル壁部角度θは、実際のチャネル壁部３２の平均角度である、公称チャネル壁部３３の角度である。図４のＶＩの拡大図である図６に示された別の例では、チャネル壁部３２は、丸味づけられた末端区分を備えて示されており、他の部分は直線状である。この場合、公称チャネル壁部３３は、チャネル壁部３２の直線状部分に対応しており、丸味づけられた端部区分は無視されている。
【００３１】
チャネル３０の目的は、横流れを減じ、ひいては二次流れ及びその結果生じる損失を減じることである。好適なチャネル高さＣＨ及びチャネル３０の好適な数は、例えば、Harvey, N.W.他、2000 "Nonaxisymmetric Turbine end Wall Design: Part I" ASME J. Trubomach., 122, pp 278-285、及びHartland, J.C他、2000 "Nonaxisymmetric Turbine End wall Design: Part II" ASME 122J. Trubomach.,122, pp.286-293に記載されている公知の技術を用いて推測可能な横流れの程度に依存する。チャネル高さＣＨ及びチャネル３２の数が増大すると、通路の表面積が増大し、これは、二次流れがない場合に、こすれ損失（scraping losses）を増大させる。こすれ損失の効果がチャネル３２の有利な効果よりも大きいところでは、チャネル高さＣＨ及び／又はチャネルの数を減じることが有利である。したがって、最小限の横流れを備えたタービン段に適した最も単純な形式における実施形態は、最も顕著な横流れが生じる領域である、圧力面１４に隣接した領域に配置された１つのチャネル３０を有している。
【００３２】
図４に詳細に示されたチャネル深さＣＨは、チャネル３０の数と横流れの程度とに関係している。チャネル深さＣＨが大きすぎると、別の二次流れが生ぜしめられ、付加的な損失を生じるおそれがある。チャネル深さＣＨが小さすぎると、横流れを制限するチャネルの能力が制限される。さらに、チャネル壁部の角度θが考慮される。急すぎると、付加的な二次流れが生ぜしめられるおそれがある。したがって、チャネル設計は、少なくともこれらの要因の妥協であり、翼の設計と、作動条件とに著しく依存する。これらの要因を考慮して、公知の方法を使用するシミュレーションによって最適な設計を導き出すことができる。
【００３３】
典型的な実施形態において、各チャネル３０の低い箇所ＬＰは、図４に示されたようにチャネルの高い箇所ＨＰの間のピッチ方向中間点に位置している。
【００３４】
典型的な実施形態において、圧力面１４から吸込み面１６までピッチ方向に連続した互いに隣接する各チャネル３０のチャネル高さＣＨは、同じであるか、又は減少している。別の典型的な実施形態において、図４に示されているように、圧力面１４に隣接したチャネル３０のチャネル高さＣＨは、圧力面１４から最も遠いチャネル３０のチャネル高さＣＨの少なくとも２倍である。横流れは通常、圧力面１４の近くにおいて最大となるので、チャネル３０の効果は、吸込み面１６に向かって減少している。
【００３５】
別の典型的な実施形態において、低い箇所は、図７にピッチ方向位置"０"として表された圧力面１４よりも、図７にピッチ方向位置"１"として表された吸込み面１６により近い。これにより、通常、吸込み面１６により近いチャネル壁部３２のチャネル壁部角度θが、圧力面１４により近いチャネル壁部３２のチャネル壁部角度θよりも大きい。このように、圧力面１４から生じる横流れのために、チャネル３０内への滑らかな移行が提供されており、付加的な損失の形成を最小限にするのに対し、吸込み面１６により近く配置されたチャネル壁部３２のより急なチャネル壁部角度θによって、横流れの抑制を促進することができる。吸込み面１６により近く配置されたチャネル壁部３２のチャネル壁部角度θは、通常、９０度よりも小さい。なぜならば、９０度に近い角度又はこれよりも大きな角度は、付加的な渦を生ぜしめ、付加的な損失を生じることがあるからである。
【００３６】
典型的な実施形態において、チャネル壁部３２は、図７に示されているように、チャネル２０が基準平面ＤＲよりも上方に延びていないように構成されており、この場合、"０"が基準平面ＤＲにおけるチャネル高さＣＨである。この手段によって、一次流れのこすれ損失は、良好な横流れ抑制性能を依然として維持しながら、さらに減じることができることが分かった。
【００３７】
タービンカスケードを通じて、流れは著しく加速される。速度に対して二乗の関係を有するこすれ損失は、最高速度の領域において最も顕著である。最高速度は、隣接する翼１０の間のピッチ方向で測定された分離距離が最も小さい領域に対応する。このような領域において、予測された横流れのみを考慮して最適に設計されるよりも低くなるようにチャネル高さＣＨが制限されていると、全体的な効率が最適化される。したがって、典型的な実施形態において、前縁ライン２０から後縁ライン２０まで延びた一次流れラインＰＦＬの方向で、チャネル高さは、相対チャネル長さが０．３５〜０．５５のところで最大に増大し、その後減少させられている。別の典型的な実施形態において、減少は、相対チャネル長さの最後の５分の１では顕著ではない。相対チャネル長さとは、チャネル３０の全長に対して測定された、チャネル３０に沿った長さ箇所である。図８は、これらの実施形態の１つの構成の例を示しており、この場合、作動条件の１つのセットに対して、こすれ損失は減じられることができるだけでなく、ヘリシティに不都合に影響することなくオーバーターニング及びアンダーターニング性能も僅かに改善されることができる。
【００３８】
図９は、吸込み面１６に近いチャネル３０は、圧力面１４に近いチャネル３０よりも、前縁ライン２０から離れて開始している。すなわち、吸込み面１６に近いチャネル３０の、前縁ライン２０からの延長開始位置は、より遠くなっている。これは、チャネル３０が設けられていない、前縁ライン２０に近い、吸込み面１６に隣接した延長された領域ＥＲの形成を生じる。延長された領域ＥＲは、図９及び図１０に示されているように、前縁ライン２０における中間点と、吸込み面１６に沿った所定の箇所と、吸込み面１６と前縁ライン２０とが結合している箇所とによって仕切られている。このような配列は、図１０に示されているように、延長された領域ＥＲを横切る流れがほぼ二次流れを有さない場合に有利であり、この領域における損失は、主にこすれ損失を含む。別の典型的な実施形態において、延長した領域ＥＲは、図１０に流れラインＦＬによって示されているようにほぼ二次流れのない前縁ライン２０に近い吸込み面１６に隣接した領域である。延長された領域ＥＲの寸法及び形状はタービン段の構成だけでなく作動条件にも依存するので、延長された領域ＥＲの最適な位置は各タービン構成に対して独特のものである。したがって、好適には、延長された領域ＥＲは、公知の流れシミュレーション方法によって導出及び決定された領域によって規定される。
【００３９】
図１１から図１４までは、様々な実施形態の組み合わせを用いることによって達成することができる性能を示している。改良は、静翼及び動力のための、図１１及び図１２に示された、オーバーターニング及びアンダーターニングと、静翼及び動力のための、図１３及び図１４に示されたヘリシティとを含む。
【００４０】
開示は、最も実用的な典型的な実施形態であると考えられるものに関連して図示及び説明されたが、本発明の精神及び本質的な特性から逸脱することなく本発明のその他の特定の形式で具体化することができることは当業者によって認められるであろう。したがって、ここで開示された実施形態は、全ての観点から、例示的であり、整合されるものではないと考えられる。本発明の範囲は、前記説明ではなく、添付の請求項によって示され、その意味及び範囲及び均等物に当てはまる全ての変更が、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  翼、  １２  端壁、  １４  圧力面、  １６  吸込み面、  １８  流路、  ２０  前縁ライン、  ２１  前縁、  ２２  後縁ライン、  ２３  後縁、  ３０  チャネル、  ３２  チャネル壁部、  ３３  公称チャネル壁部、  Ａ−Ｄ  ピッチ方向区分、  ＣＨ  チャネル高さ、  ＤＲ  基準平面、  ＥＲ  延長した領域、  ＦＬ  流れライン、  ＰＦＬ  一次流れライン、  ＬＰ  低い箇所、  ＨＰ  高い箇所、  ＲＤ半径方向、  θ  チャネル壁部角度
【図１】
2010281320.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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