JP2002221006A - Throat area measurement method of turbine nozzle - Google Patents
Throat area measurement method of turbine nozzleInfo
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スロートエリア面積変化の計測に要する時間
を削減する。
【解決手段】 ノズル翼データを3DCAD上に取り込
み(ステップS1)、座標空間をノズル翼の高さ方向に
10分割(ステップS2)し、各分割領域毎に、一方の
ノズル翼の腹とトレーディングエッジとの境界カーブを
他方のノズル翼の背側面に垂直に投影して投影カーブを
形成し(ステップS7)、境界カーブと投影カーブの上
端同士及び下端同士を連結する外側パッセージ及び内側
パッセージを作成し(ステップS8)、境界カーブと投
影カーブと外側パッセージと内側パッセージに囲まれる
略台形の面積を求め(ステップS9)、算出される面積
を加算してスロートエリア面積を算出(ステップS1
0)するスロートエリア面積算出方法を用い、設計状態
と、所定のスロート調整角度で角度変更したノズル翼の
データに基づくスロートエリア面積の比を算出し、スロ
ートエリア面積比として表示させる。
(57) [Summary] [Problem] To reduce the time required for measuring the change in the area of the throat area. SOLUTION: Nozzle blade data is taken into 3D CAD (step S1), the coordinate space is divided into ten in the height direction of the nozzle blade (step S2), and antinodes and trading edges of one nozzle blade are divided for each divided region. The projection curve is formed by projecting the boundary curve between the boundary curve and the rear surface of the other nozzle blade perpendicularly (step S7), and an outer passage and an inner passage that connect the upper end and the lower end of the boundary curve and the projection curve are created. (Step S8), a substantially trapezoidal area surrounded by the boundary curve, the projection curve, the outer passage, and the inner passage is obtained (Step S9), and the calculated areas are added to calculate a throat area area (Step S1).
0) A throat area area calculation method is used to calculate a ratio of a throat area area based on data of a nozzle blade whose angle has been changed at a predetermined throat adjustment angle by using a design state and a throat area area ratio.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は航空機用ガスタービ
ンエンジン等として用いるガスタービンのタービンノズ
ルの設計時に、ノズル翼の角度変更に伴うスロートエリ
ア面積の変化を予め計測するために用いるタービンノズ
ルのスロートエリア計測方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a throat of a turbine nozzle used for measuring beforehand a change in a throat area area due to a change in an angle of a nozzle blade when designing a turbine nozzle of a gas turbine used as an aircraft gas turbine engine or the like. It relates to an area measurement method.
【0002】[0002]
【従来の技術】ガスタービンは、圧縮機で圧縮した空気
に燃料を混合して燃焼させ、この燃焼により生じる高温
高圧の燃焼空気流で直接高圧タービンのロータを高速回
転させて動力を得るようにしたもので、図3に上記高圧
タービンの部分の一例を示す如く、内周側に位置するハ
ブ側シュラウド2とその外周側に位置するチップ側シュ
ラウド3との間に形成されて、上記燃焼器からの燃焼空
気流を流すようにしてある流路1に、タービンノズルを
形成する可変静翼としてのノズル翼4と、タービン軸5
と一体に周方向に回転する動翼6とがタービン軸5方向
に配列して備えられており、又、上記ノズル翼4は、操
作機構7の作動により各ノズル翼4毎に設けられたスタ
ッキング軸(回転軸)8を中心として、所定のスロート
調整角度範囲内で向き(角度)が同期して変更できるよ
うにしてあり、該各ノズル翼4の角度を、負荷に応じて
調整することにより、隣接するノズル翼4間に形成され
るスロートエリアの面積を変化させ、タービンノズルを
通過して動翼6に導入される燃焼空気の流量を調整する
ことにより、上流側の圧縮機とのマッチングを図った
り、下流側に低圧タービンが存在する形式の場合には該
低圧タービンとのマッチングを図ることができるように
してある。2. Description of the Related Art In a gas turbine, a fuel is mixed with air compressed by a compressor and burned, and power is obtained by directly rotating a rotor of a high-pressure turbine at high speed by a high-temperature and high-pressure combustion air flow generated by the combustion. As shown in FIG. 3, an example of a portion of the high-pressure turbine is formed between a hub-side shroud 2 located on an inner peripheral side and a tip-side shroud 3 located on an outer peripheral side thereof. A nozzle vane 4 as a variable vane forming a turbine nozzle, a turbine shaft 5
The rotor blades 6 are arranged in the direction of the turbine shaft 5 so as to be integrally rotated in the circumferential direction, and the nozzle blades 4 are provided in a stacking manner provided for each nozzle blade 4 by the operation of the operating mechanism 7. The direction (angle) can be changed synchronously within a predetermined throat adjustment angle range around the axis (rotation axis) 8, and the angle of each nozzle blade 4 is adjusted according to the load. By changing the area of the throat area formed between the adjacent nozzle blades 4 and adjusting the flow rate of the combustion air introduced into the moving blade 6 through the turbine nozzle, matching with the compressor on the upstream side is achieved. In the case of a type in which a low-pressure turbine is present on the downstream side, matching with the low-pressure turbine can be achieved.
【0003】このため上記タービンノズルを設計する場
合には、ノズル翼4の角度を所定のスロート調整角度範
囲内で振ったときに、燃焼空気流量がどの程度増減する
か、すなわち、2枚のノズル翼4の間のガス流路の最も
絞られた部分の面積であるスロートエリア面積がどの程
度増減して変化するのかを予め計測しておく必要があ
る。Therefore, when designing the turbine nozzle, when the angle of the nozzle blade 4 is swung within a predetermined throat adjustment angle range, how much the combustion air flow rate increases or decreases, that is, two nozzles It is necessary to measure in advance how much the throat area area, which is the area of the most narrowed portion of the gas flow path between the wings 4, changes.
【0004】そのために、従来は、図4にフローを示す
如く、隣接する2枚のノズル翼4のデータを3DCAD
上に取り込んで、図5に示す如く、モデルとして3次元
座標空間内に配置して(ステップS1)、該3次元座標
空間を、各ノズル翼4の高さと対応して所要間隔で複数
の分割領域dに、たとえば、10分割(ステップS2)
した後、図6に示す如く、該各分割領域d毎に、互いに
対峙する一方のノズル翼4の背(翼断面形状の湾曲方向
外側)と、他方のノズル翼4の腹(翼断面形状の湾曲方
向内側)が最も接近している個所9を、作業者が設定
(ステップS3)すると共に、該設定された個所9にお
ける各分割領域の断面形状を2次元に投影して求め(ス
テップS4)、この2次元に投影された形状の面積を算
出(ステップS5)すると共に、上記各分割領域毎に算
出された値を加算することによりスロートエリアの面積
を算出する(ステップS6)ようにしたスロートエリア
面積算出方法を用いて、先ず、設計状態の角度配置にお
ける2枚のノズル翼4のデータに基づいて、上記スロー
トエリア面積算出方法を実施することによりスロートエ
リア面積を算出し、次に、3DCAD上において、上記
2枚のノズル翼4を、該各ノズル翼4にそれぞれ装備さ
れたスタッキング軸8を中心として、予め設定されたス
ロート調整角度内にて、たとえば、該角度の範囲を10
等分した各振り角毎にノズル翼4のモデルを順次作成す
ると共に、該作成された各翼モデルについて、上記と同
様に、それぞれ図5に示したスロートエリア算出方法を
用いてスロートエリア面積の算出作業を行い、算出され
た各振り角毎に関するスロートエリア面積より、ノズル
翼4を設計状態の角度配置とした場合のスロートエリア
面積を100%とするスロートエリア面積比を算出し
て、該算出されたスロートエリア面積比の値を、たとえ
ば、図7に示す如く、横軸(X軸)をノズル翼4の振り
角としたXY座標上にプロットさせることにより、ノズ
ル翼4の角度変更に伴うスロートエリア面積の変化の相
関性を、設計段階で計測できるようにしていた。For this purpose, conventionally, as shown in a flow chart of FIG.
As shown in FIG. 5, the model is arranged in a three-dimensional coordinate space as a model as shown in FIG. 5 (step S1), and the three-dimensional coordinate space is divided into a plurality of segments at required intervals corresponding to the height of each nozzle blade 4. In the area d, for example, 10 divisions (step S2)
After that, as shown in FIG. 6, for each of the divided regions d, the back of one nozzle blade 4 (outside in the bending direction of the blade cross section) facing each other and the antinode of the other nozzle blade 4 (the cross section of the blade cross section) The operator sets the location 9 (the inner side in the bending direction) which is closest (step S3), and obtains the cross-sectional shape of each divided region at the set location 9 two-dimensionally (step S4). The throat is configured to calculate the area of the two-dimensionally projected shape (step S5) and to calculate the area of the throat area by adding the values calculated for the respective divided regions (step S6). Using the area area calculation method, first, the throat area area is calculated by performing the above-described throat area area calculation method based on the data of the two nozzle blades 4 in the angular arrangement in the design state, In addition, on 3DCAD, the two nozzle blades 4 are moved around a stacking shaft 8 mounted on each of the nozzle blades 4 within a preset throat adjustment angle, for example, by adjusting the angle range. 10
A model of the nozzle blade 4 is sequentially created for each equally divided swing angle, and for each created blade model, the throat area area is calculated using the throat area calculation method shown in FIG. A calculation operation is performed, and a throat area area ratio is calculated based on the calculated throat area area for each swing angle, where the throat area area when the nozzle blades 4 are arranged at an angle in the designed state is 100%. The value of the throat area area ratio is plotted on the XY coordinate with the horizontal axis (X axis) as the swing angle of the nozzle blade 4 as shown in FIG. The correlation of the change in the area of the throat area can be measured at the design stage.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
タービンノズルのスロートエリア計測方法では、3次元
座標空間内に配置された2枚のノズル翼4間の最も狭い
個所9の位置を、作業者が手作業により設定していたた
めに、上記個所における分割領域の断面形状が作業者毎
に相違し、このため、得られるスロートエリア面積に個
人差が生じるという問題があり、又、2枚のノズル翼4
を同期して角度変更させた翼モデルを作成する場合、3
DCAD上において、作業者が、翼を片方ずつ手作業で
角度変更させると共に、3DCAD画面上で角度が変更
されたか否かを判定するようにしていたため、角度変更
された翼モデルの形成に多大な時間を要するという問題
があると共に、翼モデルの角度変更の前後における3D
CAD画面上の差異が微少であるため、片方の翼を角度
変更させなかったり、誤って逆方向に角度変更させる等
のミスによる後掛かり作業を誘発し、作業効率が妨げら
れるという問題もある。However, in the above-described conventional method for measuring the throat area of a turbine nozzle, the position of the narrowest point 9 between two nozzle blades 4 arranged in a three-dimensional coordinate space is determined by an operator. Was manually set, so that the sectional shape of the divided area at the above-mentioned location was different for each worker, and therefore, there was a problem that the obtained throat area area had individual differences, and two nozzles were required. Wing 4
When creating a wing model whose angle is changed in synchronization with
On the DCAD, the operator manually changes the angle of each wing one by one, and determines whether or not the angle has been changed on the 3DCAD screen. 3D before and after changing the angle of the wing model
Since the difference on the CAD screen is very small, there is also a problem that a postponement operation due to an error such as not changing the angle of one of the wings or erroneously changing the angle in the opposite direction induces the work efficiency.
【0006】そこで、本発明は、翼モデルの作成作業に
要する時間を削減すると共に、作業者のミスや個人差に
よって算出されるスロートエリア面積に差異が生じるこ
とのないよう、ノズル翼の設計データから形成した翼モ
デルに基づくスロートエリアの設定、及び、スロートエ
リア面積の算出の一連の手順を標準化することができ
て、自動化できるようにしたタービンノズルのスロート
エリア計測方法を提供しようとするものである。Accordingly, the present invention reduces the time required for the work of creating a wing model and reduces the design data of the nozzle wings so that there is no difference in the throat area area calculated due to operator mistakes or individual differences. The purpose of the present invention is to provide a method for measuring a throat area of a turbine nozzle, which can standardize a series of procedures for setting a throat area based on a wing model formed from and calculating a throat area area, thereby enabling automation. is there.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、タービンノズルの設計データを基に、先
ず、隣接する2枚のノズル翼のデータを、3DCADに
取り込んで3次元座標空間内に配置した後、上記両ノズ
ル翼の高さ方向を複数の領域に分割し、次いで、該分割
された各領域毎に、一方のノズル翼における腹とトレー
ディングエッジとの境界カーブを、他方のノズル翼の背
側面に垂直に投影して投影カーブを作成すると共に、上
記境界カーブと投影カーブの上端同士及び下端同士を通
過する外側パッセージ及び内側パッセージを作成して、
上記境界カーブと投影カーブと外側パッセージと内側パ
ッセージにより囲まれる略台形の面積を算出し、各分割
領域毎に算出される面積を加算することにより上記2枚
のノズル翼間におけるスロートエリア面積を算出するよ
うにし、更に、上記両ノズル翼を、各々装備された所定
のスタッキング軸を中心として、同位相で所要角度ずつ
角度変更した場合のスロートエリア面積を同様に算出す
ることにより、ノズル翼の角度変更に伴うスロートエリ
ア面積の変化を計測するタービンノズルのスロートエリ
ア計測方法とする。According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, first, data of two adjacent nozzle blades are fetched into 3D CAD to obtain three-dimensional coordinate data based on turbine nozzle design data. After being arranged in the space, the height direction of the two nozzle blades is divided into a plurality of regions, and then, for each of the divided regions, the boundary curve between the antinode of one nozzle blade and the trading edge is defined as the other. A projection curve is created by projecting vertically on the back side of the nozzle blade, and an outer passage and an inner passage that pass through the upper and lower ends of the boundary curve and the projection curve are created.
Calculate the area of a substantially trapezoid enclosed by the boundary curve, the projection curve, the outer passage, and the inner passage, and calculate the throat area area between the two nozzle blades by adding the area calculated for each divided region. In addition, by calculating the throat area area in the case of changing the angle of each of the above-mentioned nozzle blades by a required angle in the same phase around the predetermined stacking axis provided respectively, the angle of the nozzle blades is similarly calculated. A throat area measurement method for a turbine nozzle that measures a change in the throat area area due to the change.
【0008】ノズル翼の設計データを3DCADに取り
込んで、ノズル翼の高さ方向に複数の領域に分割した
後、一方のノズル翼の腹とトレーディングエッジとの境
界カーブと、該境界カーブを他方のノズル翼の背側面に
垂直に投影して形成される投影カーブと、上記境界カー
ブと投影カーブの上端同士及び下端同士を連結した外側
パッセージ及び内側パッセージとにより囲まれた領域を
スロートエリアとするようにしていることから、ノズル
翼のデータから一義的にスロートエリアが導かれ、これ
によりスロートエリア面積が一義的に算出される。又、
上記ノズル翼の角度変更を行う場合の振り角を設定すれ
ば、該振り角毎に角度変更した状態におけるスロートエ
リア面積も上記と同様に一義的に算出されることから、
スロートエリア面積の算出手順が標準化される。よっ
て、各作業手順をプログラム化して自動化することで、
作業に要する時間を、従来に比して大幅に短縮すること
が可能となる。After the design data of the nozzle blade is taken into 3D CAD and divided into a plurality of regions in the height direction of the nozzle blade, the boundary curve between the antinode of one nozzle blade and the trading edge and the boundary curve are converted to the other. A throat area is defined as a region surrounded by a projection curve formed by vertically projecting the back surface of the nozzle blade, and an outer passage and an inner passage connecting the upper end and the lower end of the boundary curve and the projection curve. Therefore, the throat area is uniquely derived from the data of the nozzle blades, and thereby the throat area area is uniquely calculated. or,
If the swing angle is set when the angle of the nozzle blade is changed, the throat area area in a state where the angle is changed for each swing angle is also uniquely calculated as described above,
The procedure for calculating the throat area is standardized. Therefore, by programming and automating each work procedure,
The time required for the operation can be greatly reduced as compared with the conventional case.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0010】図1乃至図2は本発明のタービンノズルの
スロートエリア設定方法の実施の一形態を示すもので、
図1にスロートエリア面積算出方法のフローを示す如
く、図4におけるステップS1及びS2と同様に、先
ず、図5に示したものと同様にして、隣接する2枚のノ
ズル翼4のデータを3DCAD上に取り込んで3次元座
標空間内にモデルとしてのノズル翼4を配置(ステップ
S1)すると共に、該配置されたノズル翼4の高さ方向
を、複数の、たとえば、10の領域に分割(ステップS
2)した後、図2に示す如く、各分割領域において、一
方のノズル翼4において翼モデルを設計する過程で作成
される腹(翼断面形状の湾曲方向内側)とトレーディン
グエッジ(後縁)との境界カーブ10を、他方のノズル
翼4の背側面(翼断面形状の湾曲方向外側面)に垂直に
投影して投影カーブ11を形成させ(ステップS7)、
次に、各分割領域の上端に沿って上記境界カーブ10と
投影カーブ11の上端同士を連結する外側(チップ側)
パッセージ12と、各分割領域の下端に沿って上記境界
カーブ10と投影カーブ11の下端同士を連結する内側
(ハブ側)パッセージ13を作成し(ステップS8)、
次いで、上記境界カーブ10と投影カーブ11と外側パ
ッセージ12と内側パッセージ13により囲まれて形成
される略台形の面積を求めた後(ステップS9)、各分
割領域毎に算出された略台形の面積を加算することによ
りスロートエリア面積を算出できるようにする(ステッ
プS10)。FIGS. 1 and 2 show an embodiment of a method for setting a throat area of a turbine nozzle according to the present invention.
As shown in the flow of the throat area area calculation method in FIG. 1, similarly to steps S1 and S2 in FIG. 4, first, in the same manner as that shown in FIG. The nozzle wings 4 as a model are arranged in the three-dimensional coordinate space by taking it up (step S1), and the height direction of the arranged nozzle wings 4 is divided into a plurality of, for example, ten regions (step S1). S
2) After that, as shown in FIG. 2, in each divided region, an antinode (inward in the direction of curvature of the wing cross-sectional shape) and a trading edge (trailing edge) created in the process of designing a wing model in one nozzle blade 4. Is perpendicularly projected on the back surface (outer surface in the curved direction of the blade cross section) of the other nozzle blade 4 to form a projection curve 11 (step S7),
Next, the outer side (chip side) connecting the upper ends of the boundary curve 10 and the projection curve 11 along the upper end of each divided region.
A passage 12 and an inner (hub-side) passage 13 connecting the lower ends of the boundary curve 10 and the projection curve 11 along the lower end of each divided area are created (step S8).
Next, after obtaining the area of the substantially trapezoid formed by being surrounded by the boundary curve 10, the projection curve 11, the outer passage 12, and the inner passage 13 (step S9), the area of the substantially trapezoid calculated for each divided region is obtained. Is added to calculate the throat area area (step S10).
【0011】今、ノズル翼4の角度変更に伴うスロート
エリア面積の変化を求める場合は、隣接する2枚のノズ
ル翼4のデータを3DCAD上に取り込んだ後、2翼間
の面及びスタッキング軸8の座標系をそれぞれ指定する
と共に、ノズル翼4の振り角度範囲を入力し、又、該角
度範囲を等分するための角度分割数を、たとえば、10
等分として入力し、更に、タービンノズル全周方向の翼
枚数を入力する。Now, when the change in the throat area due to the change in the angle of the nozzle blades 4 is to be obtained, the data of the two adjacent nozzle blades 4 is fetched on 3D CAD, and then the surface between the two blades and the stacking shaft 8 , The swing angle range of the nozzle blade 4 is input, and the number of angle divisions for equally dividing the angle range is, for example, 10
Then, the number of blades in the entire circumferential direction of the turbine nozzle is input.
【0012】次に、図1に示したスロートエリア面積算
出方法を用いて、従来と同様に、先ず、設計状態の角度
配置における2枚のノズル翼4のデータに基づいてスロ
ートエリア面積を算出し、次いで、3DCAD上におい
て、上記2枚のノズル翼4を、該各ノズル翼4にそれぞ
れ装備されたスタッキング軸8を中心として、上記にお
いて設定された角度範囲を10等分した各振り角毎にノ
ズル翼4のモデルを順次作成すると共に、該作成された
各翼モデルについて、それぞれ図1に示したスロートエ
リア面積算出方法を用いてスロートエリア面積の算出作
業を行い、算出された各振り角毎に関するスロートエリ
ア面積より、ノズル翼4を設計状態の角度配置とした場
合のスロートエリア面積を100%とするスロートエリ
ア面積比を算出し、該算出されたスロートエリア面積比
の値を、従来と同様の図7に示した如きXY座標上にプ
ロットした図を表示させることにより、ノズル翼4の振
り角との相関性を表示する。Next, using the method for calculating the throat area area shown in FIG. 1, the throat area area is first calculated based on the data of the two nozzle blades 4 in the angular arrangement in the design state, as in the prior art. Then, on the 3D CAD, the two nozzle blades 4 are separated by a swing angle obtained by equally dividing the angle range set as described above into 10 around the stacking shaft 8 provided on each of the nozzle blades 4. A model of the nozzle blades 4 is sequentially created, and for each created blade model, a throat area area is calculated using the throat area area calculation method shown in FIG. From the throat area area, the throat area area ratio with the throat area area being 100% when the nozzle blades 4 are arranged at an angle in the designed state is calculated. The value of the calculated issued throat area ratio of, by conventional displaying the diagram plotted on a such XY coordinate shown similarly in FIG. 7, and displays the correlation between the swing angle of the nozzle vanes 4.
【0013】このように、各分割領域において一方のノ
ズル翼4の腹とT/Eとの境界カーブ10と、該境界カ
ーブ10を隣接するノズル翼の背側面に垂直に投影して
なる投影カーブ11と、上記境界カーブ10と投影カー
ブ11の上端同士及び下端同士をそれぞれ連結した外側
パッセージ12及び内側パッセージ13とにより囲まれ
て形成される略台形の面積を、加算することによりスロ
ートエリア面積を算出することができることから、ノズ
ル翼4の設計データが与えられた場合に、一義的にスロ
ートエリア面積を導くことができて、処理を自動化する
ことができるため、算出されるスロートエリア面積が作
業者毎に相違する虞をなくすことができて、安定した品
質でスロート面作成が可能となり、又、スロート調整角
度の範囲を10等分割した振角度毎に作成した翼モデル
についてもそれぞれ上記と同様に安定した品質のスロー
ト面を作成して、スロートエリア面積を算出することが
でき、よって、作業効率を向上させることができ、ター
ビンノズルの設計段階において、ノズル翼をスロート調
整角度内で角度を変更した場合のスロートエリア面積の
変化を容易に求めることができることから、タービンノ
ズルを通過する空気流量の増減を容易に求めることがで
きて、高圧タービンの前後とのマッチングを図ることが
容易となる。As described above, in each divided region, the boundary curve 10 between the antinode of one nozzle blade 4 and the T / E, and the projection curve obtained by projecting the boundary curve 10 perpendicularly to the back surface of the adjacent nozzle blade. The throat area area is obtained by adding the area of a substantially trapezoid surrounded by an outer passage 12 and an inner passage 13 connecting the upper end and the lower end of the boundary curve 10 and the projection curve 11 to each other. Since it is possible to calculate the throat area area when the design data of the nozzle blade 4 is given, the throat area area can be uniquely derived and the processing can be automated. It is possible to eliminate the possibility that the throat surface can be made with stable quality, and to set the range of the throat adjustment angle to 10 or the like. For the blade model created for each of the divided swing angles, a throat surface of stable quality can be created in the same manner as described above, and the throat area area can be calculated. In the nozzle design stage, the change in the throat area area when the angle of the nozzle blade is changed within the throat adjustment angle can be easily obtained, so that the increase or decrease in the air flow rate passing through the turbine nozzle can be easily obtained. Therefore, matching with the front and rear of the high pressure turbine can be easily achieved.
【0014】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではなく、ノズル翼4の振り角を決定する
際、スロート調整角度は任意に設定してよく、又、10
等分以外に分割した角度としてもよいこと、その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え
得ることは勿論である。It should be noted that the present invention is not limited to only the above-described embodiment. When determining the swing angle of the nozzle blade 4, the throat adjustment angle may be set arbitrarily.
It is needless to say that the angle may be divided into other than equal parts, and that various changes may be made without departing from the scope of the present invention.
【0015】[0015]
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のタービンノズ
ルのスロートエリア設定方法によれば、タービンノズル
の設計データを基に、先ず、隣接する2枚のノズル翼の
データを、3DCADに取り込んで3次元座標空間内に
配置した後、上記両ノズル翼の高さ方向を複数の領域に
分割し、次いで、該分割された各領域毎に、一方のノズ
ル翼における腹とトレーディングエッジとの境界カーブ
を、他方のノズル翼の背側面に垂直に投影して投影カー
ブを作成すると共に、上記境界カーブと投影カーブの上
端同士及び下端同士を通過する外側パッセージ及び内側
パッセージを作成して、上記境界カーブと投影カーブと
外側パッセージと内側パッセージにより囲まれる略台形
の面積を算出し、各分割領域毎に算出される面積を加算
することにより上記2枚のノズル翼間におけるスロート
エリア面積を算出するようにし、更に、上記両ノズル翼
を、各々装備された所定のスタッキング軸を中心とし
て、同位相で所要角度ずつ角度変更した場合のスロート
エリア面積を同様に算出することにより、ノズル翼の角
度変更に伴うスロートエリア面積の変化を計測するよう
にしてあるので、3DCAD上に取り込んだノズル翼の
データよりスロートエリア面積を算出するための各手順
を標準化することができ、これら各作業手順をプログラ
ム化して自動化することができることから、作業に要す
る時間を、従来に比して大幅に短縮して作業効率の向上
を図ることができ、又、各作業手順が標準化されている
ことから、ミスを防止することができると共に、設定さ
れるスロートエリアの形状に個人差が生じる虞はなく、
安定した品質でスロートエリアの設定が可能となること
から、タービンノズルの設計段階において、ノズル翼を
スロート調整角度内で角度を変更した場合のスロートエ
リア面積の変化を容易に求めることができ、タービンノ
ズルを通過する空気流量の増減を容易に求めることがで
きて、高圧タービンの前後とのマッチングを図ることが
容易となるという優れた効果を発揮する。As described above, according to the method for setting a throat area of a turbine nozzle of the present invention, first, data of two adjacent nozzle blades are fetched into 3D CAD based on design data of the turbine nozzle. After being arranged in the three-dimensional coordinate space, the height direction of the two nozzle blades is divided into a plurality of regions. Then, for each of the divided regions, a boundary curve between the antinode and the trading edge of one nozzle blade is formed. Is projected perpendicularly to the back side of the other nozzle blade to create a projection curve, and an outer passage and an inner passage that pass through the upper and lower ends of the boundary curve and the projection curve are created. By calculating the area of a substantially trapezoid surrounded by the projection curve, the outer passage, and the inner passage, and adding the area calculated for each divided region, The throat area area between the two nozzle blades is calculated, and further, the throat area area when the two nozzle blades are changed in angle by a required angle in the same phase with respect to a predetermined stacking axis provided respectively. Is calculated in the same manner, so that the change in the throat area area due to the change in the angle of the nozzle blades is measured. Therefore, each procedure for calculating the throat area area from the data of the nozzle blades captured on 3D CAD is described. Standardization is possible, and since each of these work procedures can be programmed and automated, the time required for the work can be greatly reduced as compared with the conventional one, and the work efficiency can be improved. Since the work procedure is standardized, mistakes can be prevented, and there are individual differences in the shape of the set throat area. Jill fear is not,
Since it is possible to set the throat area with stable quality, it is possible to easily obtain the change in the throat area area when the angle of the nozzle blade is changed within the throat adjustment angle in the turbine nozzle design stage, It is possible to easily obtain an increase or decrease in the flow rate of the air passing through the nozzle, and it is possible to easily achieve matching between the front and rear of the high-pressure turbine.
【図1】本発明のタービンノズルのスロートエリア計測
方法の実施の一形態におけるスロートエリア面積算出方
法のフローを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a flow of a throat area area calculation method in an embodiment of a turbine nozzle throat area measurement method of the present invention.
【図2】図1のフローにおけるステップS3乃至S5に
おいて、一つの分割領域にて投影カーブ、外側及び内側
の各パッセージを作成した状態を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which projection curves, outer and inner passages are created in one divided area in steps S3 to S5 in the flow of FIG.
【図3】高圧タービンの部分の一例を示す概略切断側面
図である。FIG. 3 is a schematic cut-away side view showing an example of a portion of a high-pressure turbine.
【図4】従来用いていたスロートエリア面積算出方法の
フローを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a flow of a throat area area calculation method used conventionally.
【図5】図4のフローにおけるステップS1において、
3DCAD上に取り込んだノズル翼のデータを3次元座
標空間内に配置した状態を示す概略図である。FIG. 5 is a flow chart of a process in step S1 of FIG.
It is the schematic which shows the state which arrange | positioned the data of the nozzle blade taken in on 3DCAD in the three-dimensional coordinate space.
【図6】図4のフローにおけるステップS3において2
枚のノズル翼の最も接近した部分を設定した状態を示す
図である。FIG. 6 is a flowchart showing a process in step S3 of FIG.
It is a figure showing the state where the portion where the nozzle blades approached most was set.
【図7】ノズル翼の角度変更に伴うスロートエリア面積
比の変化の相関性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the correlation of a change in the throat area area ratio with a change in the angle of the nozzle blade.
d 分割領域 4 ノズル翼 10 境界カーブ 11 投影カーブ 12 外側パッセージ 13 内側パッセージ d Division area 4 Nozzle blade 10 Boundary curve 11 Projection curve 12 Outer passage 13 Inner passage
Claims (1)
ず、隣接する2枚のノズル翼のデータを、3DCADに
取り込んで3次元座標空間内に配置した後、上記両ノズ
ル翼の高さ方向を複数の領域に分割し、次いで、該分割
された各領域毎に、一方のノズル翼における腹とトレー
ディングエッジとの境界カーブを、他方のノズル翼の背
側面に垂直に投影して投影カーブを作成すると共に、上
記境界カーブと投影カーブの上端同士及び下端同士を通
過する外側パッセージ及び内側パッセージを作成して、
上記境界カーブと投影カーブと外側パッセージと内側パ
ッセージにより囲まれる略台形の面積を算出し、各分割
領域毎に算出される面積を加算することにより上記2枚
のノズル翼間におけるスロートエリア面積を算出するよ
うにし、更に、上記両ノズル翼を、各々装備された所定
のスタッキング軸を中心として、同位相で所要角度ずつ
角度変更した場合のスロートエリア面積を同様に算出す
ることにより、ノズル翼の角度変更に伴うスロートエリ
ア面積の変化を計測することを特徴とするタービンノズ
ルのスロートエリア計測方法。1. Based on design data of a turbine nozzle, first, data of two adjacent nozzle blades is taken into 3D CAD and arranged in a three-dimensional coordinate space, and then the height directions of the two nozzle blades are determined. Divided into a plurality of regions, and then, for each of the divided regions, create a projection curve by projecting the boundary curve between the antinode of one nozzle blade and the trading edge perpendicular to the back surface of the other nozzle blade While creating an outer passage and an inner passage that pass through the upper end and the lower end of the boundary curve and the projection curve,
Calculate the area of a substantially trapezoid enclosed by the boundary curve, the projection curve, the outer passage, and the inner passage, and calculate the throat area area between the two nozzle blades by adding the area calculated for each divided region. In addition, by calculating the throat area area in the case of changing the angle of each of the above-mentioned nozzle blades by a required angle in the same phase around the predetermined stacking axis provided respectively, the angle of the nozzle blades is similarly calculated. A method for measuring a throat area of a turbine nozzle, wherein a change in a throat area area due to the change is measured.
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