渦輪系統(tǒng)中具有改進的后緣的過渡管道組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是在政府支持下依據(jù)由能源部資助的合同DE-FC26-05NT42643號下取得的。政府在本發(fā)明中具有某些權(quán)利。
[0002]這里公開的主題總地涉及渦輪系統(tǒng)，更具體地涉及渦輪系統(tǒng)的過渡管道。
【背景技術(shù)】
[0003]渦輪系統(tǒng)廣泛地利用于諸如發(fā)電等領(lǐng)域。例如，常規(guī)的燃氣渦輪系統(tǒng)包括壓縮機區(qū)段、燃燒器區(qū)段和至少一個渦輪區(qū)段。壓縮機區(qū)段配置成當空氣流過壓縮機區(qū)段時壓縮空氣?？諝馊缓髲膲嚎s機區(qū)段流向燃燒器區(qū)段，在這里空氣與燃料進行混合并進行燃燒，從而產(chǎn)生熱氣流。熱氣流提供給渦輪區(qū)段，其利用熱氣流，通過抽取來自熱氣流的能量來驅(qū)動壓縮機、發(fā)電機以及其它各種負載。
[0004]渦輪系統(tǒng)的燃燒器區(qū)段通常包括用于使燃燒后的熱氣體流向一個或多個渦輪區(qū)段的管或管道。近些年來，已經(jīng)引入了燃燒器區(qū)段，其包括使熱氣流轉(zhuǎn)移的管或管道。例如，已經(jīng)引入了用于燃燒器區(qū)段的管道，其在使熱氣體縱向流過該處時額外使流徑向或切向地轉(zhuǎn)移，使得流具有各種有角度的成分。這些設(shè)計具有各種優(yōu)勢，包括消除了來自渦輪區(qū)段的第一級噴嘴。第一級噴嘴是之前為轉(zhuǎn)移熱氣流而提供的，并且可能由于這些管道的設(shè)計而是不需要的。第一級噴嘴的消除可消除相關(guān)聯(lián)的壓降，并提高渦輪系統(tǒng)的效率和功率輸出。
[0005]然而，當前已知的過渡管道的空氣動力效率受到日益增加的關(guān)注。例如，最新研究顯示，流過這種過渡管道的熱氣體具有相對較高的空氣動力損失，尤其相對較高的壓力損失。此外，這種研究已經(jīng)指出，在過渡管道的下游部分產(chǎn)生了相對較高的尾流，導致其下游不均勻的流動和高的不穩(wěn)定的混合損失。由于這種不均勻的流動和不穩(wěn)定的混合，渦輪區(qū)段中的第一級動葉可能受到高的循環(huán)疲勞負載和熱負載，其可能顯著地減少了動葉的耐用性。
[0006]因此，在本領(lǐng)域中將期望一種用于渦輪系統(tǒng)中的改進的過渡管道。例如，提供提高的效率值的過渡管道將是有利的。此外，最大限度地減少混合損失因而減少整個壓力損失并提高系統(tǒng)性能和效率的過渡管道將是有利的。而且，減少渦輪區(qū)段第一級動葉上的高的循環(huán)疲勞負載和熱負載的過渡管道將是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在以下描述中將部分地陳述、或者可從描述中明白、或者可通過本發(fā)明的實踐而學習到本發(fā)明的方面和優(yōu)勢。
[0008]在一個實施例中，本公開致力于一種用于渦輪系統(tǒng)的過渡管道組件。過渡管道組件包括多個過渡管道，其設(shè)置成大致環(huán)形陣列，并包括第一過渡管道和第二過渡管道。多個過渡管道中的各個均包括入口、出口和在入口和出口之間延伸的通路，并限定了縱向軸線、徑向軸線和切向軸線。多個過渡管道中的各個過渡管道的出口沿著縱向軸線和切向軸線而與入口偏置。過渡管道組件還包括由第一過渡管道和第二過渡管道的通路限定的空氣動力結(jié)構(gòu)?？諝鈩恿Y(jié)構(gòu)包括壓力側(cè)、吸力側(cè)和后緣，后緣具有改進的空氣動力輪廓。
[0009]方案1:一種用于渦輪系統(tǒng)的過渡管道組件，過渡管道組件包括:
多個過渡管道，其設(shè)置成大致環(huán)形陣列，并包括第一過渡管道和第二過渡管道，多個過渡管道中的各個均包括入口、出口和在入口和出口之間延伸的通路，并且限定了縱向軸線、徑向軸線和切向軸線，多個過渡管道中的各個過渡管道的出口沿著縱向軸線和切向軸線與入口偏置；以及
空氣動力結(jié)構(gòu)，其由第一過渡管道和第二過渡管道的通路限定，空氣動力結(jié)構(gòu)包括壓力側(cè)、吸力側(cè)和后緣，后緣具有改進的空氣動力輪廓。
[0010]方案2:根據(jù)方案I的過渡管道組件，其特征在于，空氣動力結(jié)構(gòu)限定了翼弦方向軸線、翼展方向軸線以及與翼弦方向軸線和翼展方向軸線垂直的偏航軸線，并且后緣在由翼弦方向軸線和偏航軸線限定的平面中是曲線形的。
[0011]方案3:根據(jù)方案2的過渡管道組件，其特征在于，后緣朝向壓力側(cè)而彎曲。
[0012]方案4:根據(jù)方案2的過渡管道組件，其特征在于，后緣朝向吸力側(cè)而彎曲。
[0013]方案5:根據(jù)方案2的過渡管道組件，其特征在于，后緣交替地朝向壓力側(cè)和吸力側(cè)而彎曲。
[0014]方案6:根據(jù)方案I的過渡管道組件，其特征在于，空氣動力結(jié)構(gòu)限定了翼弦方向軸線、翼展方向軸線以及與翼弦方向軸線和翼展方向軸線垂直的偏航軸線，并且后緣在由翼弦方向軸線和翼展方向軸線限定的平面中是曲線形的。
[0015]方案7:根據(jù)方案6的過渡管道組件，其特征在于，后緣是凸起的。
[0016]方案8:根據(jù)方案6的過渡管道組件，其特征在于，后緣是凹入的。
[0017]方案9:根據(jù)方案6的過渡管道組件，其特征在于，后緣包括多個曲線形區(qū)段。
[0018]方案10:根據(jù)方案6的過渡管道組件，其特征在于，后緣包括多個人字形部。
[0019]方案11:根據(jù)方案10的過渡管道組件，其特征在于，空氣動力結(jié)構(gòu)限定了翼弦方向軸線、翼展方向軸線以及與翼弦方向軸線和翼展方向軸線垂直的偏航軸線，并且多個人字形部在由翼弦方向軸線和偏航軸線限定的平面中延伸。
[0020]方案12:根據(jù)方案10的過渡管道組件，其特征在于，空氣動力結(jié)構(gòu)限定了翼弦方向軸線、翼展方向軸線以及與翼弦方向軸線和翼展方向軸線垂直的偏航軸線，并且多個人字形部在由翼弦方向軸線和翼展方向軸線限定的平面中延伸。
[0021]方案13:根據(jù)方案I的過渡管道組件，其特征在于，在后緣中限定了通道。
[0022]方案14:根據(jù)方案I的過渡管道組件，其特征在于，多個過渡管道中的各個過渡管道的出口沿著徑向軸線進一步與多個過渡管道中的各個過渡管道的入口偏置。
[0023]方案15: —種潤輪機,包括:
入口區(qū)段；
排氣區(qū)段；
壓縮機區(qū)段；
渦輪區(qū)段；以及
位于壓縮機區(qū)段和渦輪區(qū)段之間的燃燒器區(qū)段，燃燒器區(qū)段包括:
多個過渡管道，其設(shè)置成大致環(huán)形陣列，并包括第一過渡管道和第二過渡管道，多個過渡管道中的各個均包括入口、出口和在入口和出口之間延伸的通路，并且限定了縱向軸線、徑向軸線和切向軸線，多個過渡管道中的各個過渡管道的出口沿著縱向軸線和切向軸線與入口偏置；以及
空氣動力結(jié)構(gòu)，其由第一過渡管道和第二過渡管道的通路來限定，空氣動力結(jié)構(gòu)包括壓力側(cè)、吸力側(cè)和后緣，后緣具有改進的空氣動力輪廓。
[0024]方案16:根據(jù)方案15的渦輪機，其特征在于，空氣動力結(jié)構(gòu)限定了翼弦方向軸線、翼展方向軸線以及與翼弦方向軸線和翼展方向軸線垂直的偏航軸線，并且后緣在由翼弦方向軸線和偏航軸線限定的平面中是曲線形的。
[0025]方案17:根據(jù)方案15的渦輪機，其特征在于，空氣動力結(jié)構(gòu)限定了翼弦方向軸線、翼展方向軸線以及與翼弦方向軸線和翼展方向軸線垂直的偏航軸線，并且后緣在由翼弦方向軸線和翼展方向軸線限定的平面中是曲線形的。
[0026]方案18:根據(jù)方案15的渦輪機，其特征在于，后緣包括多個人字形部。
[0027]方案19:根據(jù)方案15的渦輪機，其特征在于，在后緣中限定了通道。
[0028]方案20:根據(jù)方案15