(57)【要約】  本発明は、軸流型の圧縮機のための、翼輪郭を有する圧縮機動翼に関し、翼輪郭は遷音速区域と翼輪郭の輪郭区域(21)とを有し、輪郭区域は、遷音速区域において延び、輪郭区域の負圧側(5)において、凹形負圧側領域(10)と凸形負圧側領域(11)とを有し、凸形負圧側領域は凹形負圧側領域(10)の下流に配置され、輪郭区域の正圧側(4)において、凸形圧力側領域(14)と凹形正圧側領域(13)とを有し、凹形正圧側領域は凸形圧力側領域(14)の下流に配置され、前記輪郭区域(21)の前記正圧側(4)における曲率の連続(27)と、前記輪郭区域(21)の前記負圧側(5)における曲率の連続(28)との両方が、前記輪郭区域(21)の輪郭翼弦(22)にわたって連続した手法で適用され、曲率の連続(27、28)の最小値の位置が輪郭翼弦(22)の長さの10%以下で互いに逸脱し、曲率の連続(27、28)の最大値の位置が輪郭翼弦(22)の長さの10%以下で互いに逸脱する。
2019504962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸流型の圧縮機のための、翼輪郭を有する圧縮機動翼であって、前記翼輪郭は遷音速区域と前記翼輪郭の輪郭区域(21)とを有し、前記輪郭区域(21)は、前記遷音速区域において延び、その負圧側(5)において、凹形負圧側領域(10)と、前記凹形負圧側領域(10)の下流に配置された凸形負圧側領域(11)と、を有し、その正圧側(4)において、凸形圧力側領域(14)と、前記凸形圧力側領域(14)の下流に配置された凹形正圧側領域(13)と、を有し、前記輪郭区域(21)の前記正圧側(4)における曲率の連続(27)と、前記輪郭区域(21)の前記負圧側(5)における曲率の連続(28)と、が前記輪郭区域(21)の輪郭翼弦(22)にわたってプロットされる各々の場合に一定であり、前記曲率の連続(27、28)の最小値の位置が、前記輪郭翼弦(22)の長さの10%以下で互いに異なり、前記曲率の連続(27、28)の最大値の位置が、前記輪郭翼弦(22)の長さの10%以下で互いに異なり、前記最小値に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものが-1.2〜-0.5であり、前記最大値に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものが1.5〜4である、圧縮機動翼。
【請求項２】
前記曲率の連続(28)に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものは、前記凸形負圧側領域(11)において2〜4である最大値を有し、前記曲率の連続(27)に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものは、前記凹形正圧側領域(13)において1.5〜2.5である最大値を有する、請求項1に記載の圧縮機動翼。
【請求項３】
前記輪郭区域(21)の前記輪郭翼弦(22)への垂直投影の場合における最小の曲率を伴う前記凹形負圧側領域(10)の点は、前記輪郭翼弦(22)における投影点(24)を定め、前記投影点(24)は、前記輪郭区域(21)の前縁(2)から、前記輪郭翼弦(22)の長さの40%〜80%だけ離間される、請求項1または2に記載の圧縮機動翼。
【請求項４】
前記輪郭翼弦(22)に対して垂直な前記輪郭区域の厚さが、前記輪郭翼弦(22)の長さの2.5%より短い、請求項1から3のいずれか一項に記載の圧縮機動翼。
【請求項５】
請求項1から4のいずれか一項に記載の圧縮機動翼(1)を有する動翼列(15)を有する、作動媒体を圧縮するための圧縮機であって、前記動翼列(15)は、前記圧縮機の公称作動条件の場合に、前記作動媒体の予圧縮が、前記作動媒体が超音速から亜音速へと遅らされる圧縮衝撃(18)の上流且つ2つの隣接する圧縮機動翼(1)によって画定される流路の上流で起こるように設定される、圧縮機。
【請求項６】
作動媒体を圧縮するための軸流型の圧縮機のための圧縮機動翼(1)を輪郭形成するための方法であって、前記圧縮機は、前記圧縮機動翼(1)を伴った動翼列(15)を有し、前記圧縮機動翼(1)は、遷音速区域を伴う翼輪郭を有し、前記方法は、
前記翼輪郭の形状モデルを提供するステップであって、前記翼輪郭は、前記遷音速区域において延びる輪郭区域(21)を有し、前記動翼列(15)は、前記圧縮機の公称作動条件の場合に、圧縮衝撃(18)が始まり、そのときに前記作動媒体が超音速から亜音速へと遅らされるように設定される、ステップと、
前記翼(14、15)の周りを流れ且つ前記公称作動条件の場合に生じる流れについての境界条件を固定するステップと、
前記輪郭区域(21)を変更するステップであって、負圧側(5)が、凹形負圧側領域(10)と、前記凹形負圧側領域(10)の下流に配置される凸形負圧側領域(11)と、を有し、前記輪郭区域(21)はその正圧側(4)において、凸形圧力側領域(14)と、前記凸形圧力側領域(14)の下流に配置される凹形正圧側領域(13)と、を有し、前記輪郭区域(21)の前記正圧側(4)における曲率の連続(27)と、前記輪郭区域(21)の前記負圧側(5)における曲率の連続(28)と、が前記輪郭区域(21)の輪郭翼弦(22)にわたってプロットされる各々の場合に一定であり、前記曲率の連続(27、28)の最小値の位置が、前記輪郭翼弦(22)の長さの10%以下で互いに異なり、前記曲率の連続(27、28)の最大値の位置が、前記輪郭翼弦(22)の長さの10%以下で互いに異なり、最小値に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものが-1.2〜-0.5であり、最大値に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものが1.5〜4であり、前記凸形負圧側領域(11)が、前記境界条件の場合に前記圧縮機で始まる流れによって示される圧縮衝撃(18)の上流に少なくとも部分的に配置され、その結果として、前記輪郭翼弦(22)の長さに関連して、前記圧縮衝撃(18)が、前記輪郭区域が変更される前の前記形状モデルの場合に且つ前記公称作動条件の場合に始まる流れによって示され得る圧縮衝撃の下流に配置されるように、前記輪郭区域(21)を変更するステップと、
を含んでいる方法。
【請求項７】
前記輪郭区域(21)は円筒面上に位置し、前記円筒面の軸は、円錐面上の前記圧縮機の軸と一致し、前記円錐面の軸は、前記圧縮機のS1流れ面において、または前記圧縮機の接平面において、前記圧縮機の軸と一致する、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記輪郭区域(21)が変更されるときに前記輪郭区域(21)のそり曲線 (23)がずらされ、特に、前記そり曲線(23)のみがずらされる、請求項6または7に記載の方法。
【請求項９】
前記形状モデルは、前記輪郭区域(21)の変更の前に、前記輪郭区域(21)の前記正圧側(4)において専ら凹形の構成である、および/または前記輪郭区域(21)の前記負圧側(5)において専ら凸形の構成である、請求項6から8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記輪郭区域(21)は、前記曲率の前記連続が前記凸形負圧側領域(11)において最大値を有し、前記最大値が、従来の圧縮機動翼の対応する領域における前記曲率の前記連続の最大値より大きくなるように変更される、請求項6から9のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記輪郭区域は、前記曲率の前記連続に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものが、前記凸形負圧側領域(11)において2〜4である最大値を有し、前記曲率の前記連続に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものが、前記凹形正圧側領域(13)において1.5〜2.5である最大値を有するように変更される、請求項6から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記輪郭区域(21)は、前記輪郭区域の前記輪郭翼弦への垂直投影の場合における最小の曲率を伴う前記凹形負圧側領域(10)の点が、前記輪郭翼弦上の投影点(24)を定め、前記投影点(24)が、前記輪郭区域の前縁から前記輪郭翼弦(22)の長さの40%〜80%だけ離間されるように変更される、請求項6から11のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記動翼列(15)は、前記公称作動条件の場合に、1.4の最大等エントロピマッハ数、特に、最大で1.3の最大等エントロピマッハ数を有するように設計される、請求項6から12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記輪郭区域は、前記輪郭翼弦(22)に対して垂直な前記輪郭区域の厚さが前記輪郭翼弦(22)の長さの2.5%より短くなるように設計される、請求項6から13のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機動翼と、圧縮機動翼を輪郭形成するための方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
軸流型の圧縮機は、作動媒体を圧縮するための複数の圧縮機動翼を備えた少なくとも1つの動翼環を有する。圧縮機動翼は径方向内側の亜音速区域を有し、亜音速区域では、圧縮が作動媒体の流れの偏向を用いて行われる。さらに、圧縮機動翼は遷音速区域を有し、遷音速区域では圧縮が主に圧縮衝撃を用いて行われ、その場合、作動媒体は超音速から亜音速へと遅らされる。
【０００３】
例えば圧縮衝撃において、圧縮衝撃の領域における圧縮機動翼における境界層の流れる結果として、遷音速区域における作動媒体の流れの損失が作り出される。損失は、圧縮機の効率の度合いにおける低下を引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのため、圧縮機動翼、圧縮機動翼を有する圧縮機、および圧縮機動翼を輪郭形成するための方法を提供することが本発明の目的であり、それらを用いることで、圧縮機動翼を有する圧縮機の効率の度合いにおける増加が達成され得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
軸流型の圧縮機のための本発明による圧縮機動翼は、翼輪郭を有し、翼輪郭は遷音速区域と翼輪郭の輪郭区域とを有し、輪郭区域は遷音速区域において延び、その負圧側において、凹形負圧側領域と、凹形負圧側領域の下流に配置される凸形負圧側領域とを有し、その正圧側において、凸形圧力側領域と、凸形圧力側領域の下流に配置される凹形正圧側領域とを有し、輪郭区域の正圧側における曲率の連続(progression)と、輪郭区域の負圧側における曲率の連続と、が輪郭区域の輪郭翼弦にわたってプロットされる各々の場合で一定であり、曲率の連続の最小値の位置が、輪郭翼弦の長さの10%以下で互いに異なり、曲率の連続の最大値の位置が、輪郭翼弦の長さの10%以下で互いに異なり、最小値に輪郭翼弦の長さを乗じたものが-1.2〜-0.5であり、最大値に輪郭翼弦の長さを乗じたものが1.5〜4である。
【０００６】
作動媒体を圧縮するための軸流型の圧縮機のための圧縮機動翼を輪郭形成するための本発明による方法であって、その圧縮機は、圧縮機動翼を備えた動翼列を有し、圧縮機動翼は、遷音速区域を伴う翼輪郭を有し、方法は、翼輪郭の形状モデルを提供するステップであって、翼輪郭は、遷音速区域において延びる輪郭区域を有し、動翼列は、圧縮機の公称作動条件の場合に、圧縮衝撃が始まり、そのときに作動媒体が超音速から亜音速へと遅らされるように設定される、ステップと、翼の周りで流れ、公称作動条件の場合に起こる流れについての境界条件を固定するステップと、負圧側が、凹形負圧側領域と、凹形負圧側領域の下流に配置される凸形負圧側領域とを有し、その正圧側において、凸形圧力側領域と、凸形圧力側領域の下流に配置される凹形正圧側領域とを有し、輪郭区域の正圧側における曲率の連続と、輪郭区域の負圧側における曲率の連続とが、輪郭区域の輪郭翼弦にわたってプロットされる各々の場合で一定であり、曲率の連続の最小値の位置が、輪郭翼弦の長さの10%以下で互いに異なり、曲率の連続の最大値の位置が、輪郭翼弦の長さの10%以下で互いに異なり、最小値に輪郭翼弦の長さを乗じたものが-1.2〜-0.5であり、最大値に輪郭翼弦の長さを乗じたものが1.5〜4である、凸形負圧側領域が、境界条件の場合に圧縮機で始まる流れによって示される圧縮衝撃の上流に少なくとも一部配置され、その結果として、輪郭翼弦の長さに関連して、圧縮衝撃が、輪郭区域が変更される前の形状モデルの場合、および公称作動条件の場合に始まる流れによって示される圧縮衝撃の下流に配置されるように、輪郭区域を変更するステップと、を有する。
【０００７】
本発明による圧縮機動翼を有する圧縮機、および/または本発明による方法を用いて輪郭形成された圧縮機動翼を有する圧縮機は、少なくとも同一の作動範囲の場合に、従来の圧縮機動翼を有する圧縮機より大きい度合いの効率を有することが見出されている。また、圧縮衝撃の上流における本発明による圧縮機動翼の負圧側におけるマッハ数は、従来の圧縮機動翼の負圧側におけるマッハ数よりも低い。この方法では、本発明による圧縮機動翼の負圧側において流れの流れることは、従来の圧縮機動翼の場合よりも起こりにくい。また、本発明による圧縮機動翼は、効率の度合いにおける損失なく、または作動範囲の縮小が結果として受け入れられることなく、従来の圧縮機動翼における場合よりも、その輪郭翼弦がより短い長さで構成できる。
【０００８】
曲率の連続に輪郭翼弦の長さを乗じたものは、凸形負圧側領域において2〜4である最大値を有し、曲率の連続に輪郭翼弦の長さを乗じたものは、凹形正圧側領域において1.5〜2.5である最大値を有することは、好ましいとされる。
【０００９】
輪郭区域の輪郭翼弦への垂直投影の場合における最小の曲率を伴う凹形負圧側領域の点は、前記輪郭翼弦における投影点を定め、投影点は、輪郭区域の前縁から輪郭翼弦の長さの40%〜80%だけ、具体的には60%〜75%だけ離間されることは、好ましいとされる。輪郭区域の輪郭翼弦への垂直投影の場合における最大の曲率を伴う凸形負圧側領域の点は、前記輪郭翼弦における投影点を定め、投影点は、輪郭区域の前縁から輪郭翼弦の長さの70%〜95%だけ、具体的には80%〜90%だけ離間されることは、好ましいとされる。圧縮機の効率の度合いは、前記対策の各々の方法によってさらに増加させることができる
【００１０】
輪郭翼弦に対して垂直での輪郭区域のすべての点における輪郭区域の厚さが輪郭翼弦の長さの2.5%より短いことは、好ましいとされる。
【００１１】
作動媒体を圧縮するための本発明による圧縮機が、圧縮機動翼を有する動翼列を有し、動翼列は、圧縮機の公称作動条件の場合に、作動媒体の予圧縮が、作動媒体が超音速から亜音速へと遅らされる圧縮衝撃の上流であって、2つの隣接する圧縮機動翼によって画定される流路の上流で起こるように設定される。
【００１２】
輪郭区域は円筒面に位置し、円筒面の軸は、円錐面上の圧縮機の軸と一致し、円錐面の軸は、圧縮機のS1流れ面上の、または圧縮機の接平面上の、圧縮機の軸と一致する。S1流れ面は、軸流機械の周方向および軸方向において延び、理想化された流れによって従われる表面を描写している。
【００１３】
好ましくは、前記輪郭区域が変更されるときに輪郭区域のそり曲線がずらされ、具体的には、そり曲線のみがずらされる。これは、動翼環において隣接して配置されている2つの圧縮機動翼の間で流路の幅が変更されないままである状況を有利に達成する。形状モデルは、輪郭区域の変更の前、前記輪郭区域の正圧側において専ら凹形の構成のものであること、および/または前記輪郭区域の負圧側において専ら凸形の構成のものであること、は好ましいとされる。
【００１４】
輪郭区域は、曲率の連続が凸形負圧側領域において最大値を有し、最大値が、従来の圧縮機動翼の対応する領域における曲率の連続の最大値より大きくなるように変更されることは、好ましいとされる。輪郭区域は、曲率の連続に輪郭翼弦の長さを乗じたものが、凸形負圧側領域において2〜4である最大値を有し、曲率の連続に輪郭翼弦の長さを乗じたものが、凹形正圧側領域において1.5〜2.5である最大値を有するように好ましくは変更される。動翼列は、公称作動条件の場合に、1.4の最大等エントロピマッハ数、具体的には、最大で1.3の最大等エントロピマッハ数を有するように設計されることは、好ましいとされる。輪郭区域は、輪郭区域の輪郭翼弦への垂直投影の場合における最小の曲率を伴う凹形負圧側領域の点が、前記輪郭翼弦における投影点を定め、投影点が、輪郭区域の前縁から、輪郭翼弦の長さの40%〜80%だけ離間されるように変更されることは、好ましいとされる。圧縮機の効率の度合いは、前記対策の各々の方法によってさらに増加させることができる
【００１５】
以下の記載において、本発明は、添付の概略的な図面と計算により決定されたデータとを用いて、より詳細に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】計算により決定された流れ場を伴う、本発明による圧縮機動翼を示す図である。
【図２】従来の圧縮機動翼におけるマッハ数の推移と、本発明による圧縮機動翼におけるマッハ数の推移とを示す図である。
【図３】本発明よる圧縮機動翼の輪郭区域を示す図である。
【図４】本発明よる圧縮機動翼の曲率の連続を示す図である。
【図５】輪郭翼弦の基準化された長さを伴う図2からのマッハ数の推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図1および図3から分かるように、軸流型の圧縮機のための圧縮機動翼1が翼輪郭を有している。翼輪郭は、径方向内側の亜音速区域と、径方向外側の遷音速区域とを有し、遷音速区域だけが図1および図3において示されている。翼輪郭は、遷音速区域において延びる輪郭区域21を有している。例えば、輪郭区域21は円筒面に位置し、円筒面の軸は、円錐面における圧縮機の軸と一致し、円錐面の軸は、圧縮機のS1流れ面において、または圧縮機の接平面において、圧縮機の軸と一致する。
【００１８】
輪郭区域21は、前縁2と、後縁3と、正圧側4と、負圧側5と、を有する。図3においては、輪郭翼弦22が示されており、加えて輪郭翼弦22は、前縁2から後縁3までの直線として延びている。さらに、図3は、前縁2から後縁3まで延び、輪郭翼弦22に対する垂直な方向における正圧側4と負圧側5との間で常に中央に位置されているそり曲線23を示している。
【００１９】
図1は、圧縮機の領域内において圧縮機内を流れる作動媒体の二次元の流れの分配を示している。図1は、圧縮機動翼1を有する案内翼列15と、動翼列15の下流にある案内翼列16と、動翼列15の上流にある案内翼列17と、を示している。その負圧側5において、輪郭区域21は凹形負圧側領域10を有し、この領域は、圧縮機の公称作動条件の場合に、圧縮機内で始まる、流れによって示される圧縮衝撃18の少なくとも部分的に上流に配置されている。図1では、圧縮衝撃18は流れのうちのそれらの領域内に配置されており、その領域において、マッハ数は1超から1未満まで低下する。加えて図1は、圧縮機の公称作動条件の場合に、作動媒体の予圧縮が、圧縮衝撃18の上流且つ2つの隣接する圧縮機動翼1によって画定されている流路の上流で発生することを示している。
【００２０】
凹形負圧側領域の結果として、圧縮衝撃18は、輪郭翼弦22の長さに関して、その負圧側5において専ら凸形の構成である圧縮機動翼1と異なり得る、従来の圧縮機動翼の場合、且つ公称作動条件の場合に始まる流れによって示され得る圧縮衝撃の下流に配置される。
【００２１】
図2は、圧縮機動翼1におけるマッハ数の推移と、従来の圧縮機動翼におけるマッハ数の推移と、の比較を示している。輪郭区域21の輪郭翼弦22における点が横軸19においてプロットされており、マッハ数は縦軸20にプロットされている。符号6は従来の圧縮機動翼の正圧側におけるマッハ数の推移を示しており、符号7は従来の圧縮機動翼の負圧側におけるマッハ数の推移を示しており、符号8は圧縮機動翼1の正圧側4におけるマッハ数の推移を示しており、符号9は圧縮機動翼1の負圧側5におけるマッハ数の推移を示している。
【００２２】
図5は、輪郭翼弦22の長さに関して、図2からのマッハ数の推移を示す図である。このために、圧縮機動翼1のマッハ数の推移は、圧縮機動翼1の前縁2および後縁3が従来の圧縮機動翼の前縁および後縁と一致するような縮尺とされている。
【００２３】
図2から、圧縮衝撃18のすぐ上流の圧縮機動翼1の負圧側5におけるマッハ数の連続9は、圧縮衝撃のすぐ上流の従来の圧縮機動翼の負圧側におけるマッハ数の連続7より低い超音速マッハ数を有することが分かる。そのより低い超音速マッハ数は、従来の圧縮機動翼の場合においてよりも、輪郭翼弦22に沿った、より長い範囲にわたって維持される。損失は、圧縮衝撃18の上流のより低い超音波マッハ数の結果として低減される。超音波マッハ数がより長い範囲にわたって維持されるという事実のおかげで、正圧側4と負圧側5とにおけるマッハ数の差と関連する全体の輪郭の荷重は、従来の圧縮機動翼の場合におけるように、圧縮衝撃18の下流の亜音速領域において非常に大きい。加えて図1から、圧縮衝撃18が斜めに配置されていることが分かり、これは、負圧側5から離れるにつれて圧縮衝撃18が下流へと移動することを意味している。これはさらに損失の低減をもたらす。さらに、圧縮衝撃18の下流の圧縮機動翼1の場合における輪郭の荷重は、従来の圧縮機動翼の場合における輪郭の荷重より相当に大きいことは、図2から推測される。低減された損失の結果として、および亜音速領域におけるより大きい輪郭の荷重の結果として、より大きい度合いの効率が、従来の圧縮機動翼を用いるより、圧縮機動翼1を用いて達成され得る。より大きい度合いの効率の結果として、(図2に示しているような)圧縮機動翼1は従来の圧縮機動翼より短い構成のものとでき、その結果として、圧縮機動翼1における作動媒体の摩擦による損失が低減され得る。
【００２４】
図4は、正圧側4に沿った曲率の連続27と、負圧側5に沿った曲率の連続28とを示している。2つの曲率の連続27、28は一定である。輪郭翼弦22の長さは横軸25においてプロットされており、曲率kに輪郭翼弦22の長さを乗じたものは縦軸26においてプロットされている。曲率kは次のように定義される。
【００２５】
【数１】
2019504962.tif 000003
【００２６】
ここで、Δsは円弧の長さであり、Δαは円弧の端の点における接線同士の間の角度差である。
【００２７】
凹形負圧側領域と凸形圧力側領域とは、曲率の前における負の符号によって区別される。凸形負圧側領域と凹形正圧側領域とは、曲率の前における正の符号によって区別される。
【００２８】
凹形負圧側領域10では、曲率の連続に輪郭翼弦22の長さを乗じたものは、-1.2〜-0.5である最小値を有する。その負圧側5では、輪郭区域21は、凹形負圧側領域10の下流に配置される第1の凸形負圧側領域11を有している。その負圧側5では、輪郭区域21は、凹形負圧側領域10の上流に配置される第2の凸形負圧側領域12を有している。凸形負圧側領域11では、曲率の連続は、従来の圧縮機動翼の対応する領域における曲率の連続の最大値より大きい最大値を有し、具体的には、凸形負圧側領域11では、曲率の連続に輪郭翼弦22の長さを乗じたものは、2〜4である最大値を有する。
【００２９】
輪郭区域21の輪郭翼弦22への垂直投影の場合における最小の曲率を伴う凹形負圧側領域10の点は、前記輪郭翼弦22における投影点24を定め、投影点24は、輪郭区域21の前縁から、輪郭翼弦22の長さの40%〜80%だけ離間される。輪郭区域21の輪郭翼弦22への垂直投影の場合における最大の曲率を伴う凸形負圧側領域11の点は、前記輪郭翼弦22における投影点24を定め、投影点24は、輪郭区域21の前縁から輪郭翼弦22の長さの80%〜100%だけ離間される。その正圧側4では、輪郭区域21は、凹形負圧側領域10の反対に位置するように配置される領域において配置される凸形圧力側領域14を有している。
【００３０】
圧縮機動翼1は、例として、翼輪郭の形状モデルを提供するステップであって、翼輪郭は遷音速区域において延び且つ回転面に位置する輪郭区域21を有し、回転面の軸は円錐面における圧縮機の軸と一致し、円錐面の軸は圧縮機のS1流れ面において、または圧縮機の接平面において圧縮機の軸と一致し、動翼列15は、圧縮機の公称作動条件の場合に、圧縮衝撃18が始まり、そのときに作動媒体が超音速から亜音速へと遅らされるように設定される、ステップと、翼14、15の周りを流れ、公称作動条件の場合に起こる流れについての境界条件を固定するステップと、単にそり曲線がずらされ、負圧側5が、凹形負圧側領域10と、凹形負圧側領域10の下流に配置される凸形負圧側領域11と、を有し、その正圧側4において、凸形圧力側領域14と、凸形圧力側領域14の下流に配置される凹形正圧側領域13と、を有し、輪郭区域21の正圧側4における曲率の連続27と、輪郭区域21の負圧側5における曲率の経路28と、が輪郭区域21の輪郭翼弦22にわたってプロットされる各々の場合で一定であり、曲率の連続27、28の最小値の位置が、輪郭翼弦22の長さの10%以下で互いに異なり、曲率の連続27、28の最大値の位置が、輪郭翼弦22の長さの10%以下で互いに異なり、最小値に輪郭翼弦22の長さを乗じたものが-1.2〜-0.5であり、最大値に輪郭翼弦22の長さを乗じたものが1.5〜4であり、凸形負圧側領域11が、境界条件の場合に圧縮機で始まる流れによって示される圧縮衝撃18の上流に少なくとも部分的に配置され、その結果として、輪郭翼弦22の長さに関連して、圧縮衝撃18が、輪郭区域が変更される前の形状モデルの場合に且つ公称作動条件の場合に始まる流れによって示される圧縮衝撃の下流に配置されるように、輪郭区域21を変更するステップと、によって輪郭形成されるものである。
【００３１】
圧縮衝撃18が輪郭区域における変更の結果として下流へずれるかどうかを、具体的には有限体積法といった計算によって、または実験によって、決定することができる。
【００３２】
本発明は、好ましい例示の実施形態を用いてより明確に図示され、詳細に記載されてきたが、本発明は、開示されている例に限定されることはなく、他の変形が、本発明の保護の範囲から逸脱することなく、その保護の範囲から当業者によって導き出されてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
1  圧縮機動翼
2  前縁
3  後縁
4  正圧側
5  負圧側
6  従来の圧縮機動翼の正圧側におけるマッハ数の推移
7  従来の圧縮機動翼の負圧側におけるマッハ数の推移
8  圧縮機動翼1の正圧側4におけるマッハ数の推移
9  圧縮機動翼1の負圧側5におけるマッハ数の推移
10  凹形負圧側領域
11  第1の凸形負圧側領域
12  第2の凸形負圧側領域
13  凹形正圧側領域
14  凸形圧力側領域
15  案内翼列、動翼列
16  案内翼列
17  案内翼列
18  圧縮衝撃
19  横軸
20  縦軸
21  輪郭区域
22  輪郭翼弦
23  そり曲線
24  投影点
25  横軸
26  縦軸
27  曲率の連続
28  曲率の連続
【図１】
2019504962.tif 000004
【図２】
2019504962.tif 000005
【図３】
2019504962.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月19日(2018.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸流型の圧縮機のための、翼輪郭を有する圧縮機動翼であって、前記翼輪郭は遷音速区域と前記翼輪郭の輪郭区域(21)とを有し、前記輪郭区域(21)は、前記遷音速区域において延び、その負圧側(5)において、凹形負圧側領域(10)と、前記凹形負圧側領域(10)の下流に配置された凸形負圧側領域(11)と、を有し、その正圧側(4)において、凸形圧力側領域(14)と、前記凸形圧力側領域(14)の下流に配置された凹形正圧側領域(13)と、を有し、前記輪郭区域(21)の前記正圧側(4)における曲率の連続(27)と、前記輪郭区域(21)の前記負圧側(5)における曲率の連続(28)と、が前記輪郭区域(21)の輪郭翼弦(22)にわたってプロットされる各々の場合に一定であり、前記曲率の連続(27、28)の最小値の位置が、前記輪郭翼弦(22)の長さの10%以下で互いに異なり、前記曲率の連続(27、28)の最大値の位置が、前記輪郭翼弦(22)の長さの10%以下で互いに異なり、前記最小値に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものが-1.2〜-0.5であり、前記最大値に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものが1.5〜4である、圧縮機動翼。
【請求項２】
前記曲率の連続(28)に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものは、前記凸形負圧側領域(11)において2〜4である最大値を有し、前記曲率の連続(27)に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものは、前記凹形正圧側領域(13)において1.5〜2.5である最大値を有する、請求項1に記載の圧縮機動翼。
【請求項３】
前記輪郭区域(21)の前記輪郭翼弦(22)への垂直投影の場合における最小の曲率を伴う前記凹形負圧側領域(10)の点は、前記輪郭翼弦(22)における投影点(24)を定め、前記投影点(24)は、前記輪郭区域(21)の前縁(2)から、前記輪郭翼弦(22)の長さの40%〜80%だけ離間される、請求項1または2に記載の圧縮機動翼。
【請求項４】
前記輪郭翼弦(22)に対して垂直な前記輪郭区域の厚さが、前記輪郭翼弦(22)の長さの2.5%より短い、請求項1から3のいずれか一項に記載の圧縮機動翼。
【請求項５】
請求項1から4のいずれか一項に記載の圧縮機動翼(1)を有する動翼列(15)を有する、作動媒体を圧縮するための圧縮機であって、前記動翼列(15)は、前記圧縮機の公称作動条件の場合に、前記作動媒体の予圧縮が、前記作動媒体が超音速から亜音速へと遅らされる圧縮衝撃(18)の上流且つ2つの隣接する圧縮機動翼(1)によって画定される流路の上流で起こるように設定される、圧縮機。
【請求項６】
作動媒体を圧縮するための軸流型の圧縮機のための圧縮機動翼(1)を輪郭形成するための方法であって、前記圧縮機は、前記圧縮機動翼(1)を伴った動翼列(15)を有し、前記圧縮機動翼(1)は、遷音速区域を伴う翼輪郭を有し、前記方法は、
前記翼輪郭の形状モデルを提供するステップであって、前記翼輪郭は、前記遷音速区域において延びる輪郭区域(21)を有し、前記動翼列(15)は、前記圧縮機の公称作動条件の場合に、圧縮衝撃(18)が始まり、そのときに前記作動媒体が超音速から亜音速へと遅らされるように設定される、ステップと、
前記翼(14、15)の周りを流れ且つ前記公称作動条件の場合に生じる流れについての境界条件を固定するステップと、
前記輪郭区域(21)を変更するステップであって、負圧側(5)が、凹形負圧側領域(10)と、前記凹形負圧側領域(10)の下流に配置される凸形負圧側領域(11)と、を有し、前記輪郭区域(21)はその正圧側(4)において、凸形圧力側領域(14)と、前記凸形圧力側領域(14)の下流に配置される凹形正圧側領域(13)と、を有し、前記輪郭区域(21)の前記正圧側(4)における曲率の連続(27)と、前記輪郭区域(21)の前記負圧側(5)における曲率の連続(28)と、が前記輪郭区域(21)の輪郭翼弦(22)にわたってプロットされる各々の場合に一定であり、前記曲率の連続(27、28)の最小値の位置が、前記輪郭翼弦(22)の長さの10%以下で互いに異なり、前記曲率の連続(27、28)の最大値の位置が、前記輪郭翼弦(22)の長さの10%以下で互いに異なり、最小値に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものが-1.2〜-0.5であり、最大値に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものが1.5〜4であり、前記凸形負圧側領域(11)が、前記境界条件の場合に前記圧縮機で始まる流れによって示される圧縮衝撃(18)の上流に少なくとも部分的に配置され、その結果として、前記輪郭翼弦(22)の長さに関連して、前記圧縮衝撃(18)が、前記輪郭区域が変更される前の前記形状モデルの場合に且つ前記公称作動条件の場合に始まる流れによって示され得る圧縮衝撃の下流に配置されるように、前記輪郭区域(21)を変更するステップと、
を含んでいる方法。
【請求項７】
前記輪郭区域(21)は円筒面上に位置し、前記円筒面の軸は、円錐面上の前記圧縮機の軸と一致し、前記円錐面の軸は、前記圧縮機のS1流れ面において、または前記圧縮機の接平面において、前記圧縮機の軸と一致する、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記輪郭区域(21)が変更されるときに前記輪郭区域(21)のそり曲線 (23)がずらされる、請求項6または7に記載の方法。
【請求項９】
前記形状モデルは、前記輪郭区域(21)の変更の前に、前記輪郭区域(21)の前記正圧側(4)において専ら凹形の構成である、および/または前記輪郭区域(21)の前記負圧側(5)において専ら凸形の構成である、請求項6から8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記輪郭区域(21)は、前記曲率の前記連続が前記凸形負圧側領域(11)において最大値を有し、前記最大値が、従来の圧縮機動翼の対応する領域における前記曲率の前記連続の最大値より大きくなるように変更される、請求項6から9のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記輪郭区域は、前記曲率の前記連続に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものが、前記凸形負圧側領域(11)において2〜4である最大値を有し、前記曲率の前記連続に前記輪郭翼弦(22)の長さを乗じたものが、前記凹形正圧側領域(13)において1.5〜2.5である最大値を有するように変更される、請求項6から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記輪郭区域(21)は、前記輪郭区域の前記輪郭翼弦への垂直投影の場合における最小の曲率を伴う前記凹形負圧側領域(10)の点が、前記輪郭翼弦上の投影点(24)を定め、前記投影点(24)が、前記輪郭区域の前縁から前記輪郭翼弦(22)の長さの40%〜80%だけ離間されるように変更される、請求項6から11のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記動翼列(15)は、前記公称作動条件の場合に、1.4の最大等エントロピマッハ数を有するように設計される、請求項6から12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記輪郭区域は、前記輪郭翼弦(22)に対して垂直な前記輪郭区域の厚さが前記輪郭翼弦(22)の長さの2.5%より短くなるように設計される、請求項6から13のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記輪郭区域(21)が変更されるときに前記輪郭区域(21)の前記そり曲線(23)のみがずらされる、請求項8に記載の方法。
【請求項１６】
前記動翼列(15)は、前記公称作動条件の場合に、最大で1.3の最大等エントロピマッハ数を有するように設計される、請求項13に記載の方法。
【国際調査報告】
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