燃气轮机压气机带榫根叶片结构设计

该叶片为燃气轮机压气机段的核心动叶部件，主要应用于地面分布式燃气发电、工业驱动类燃气轮机的压气机级组中，承担着对流入燃烧室前的空气进行逐级增压的核心功能，其气动性能与结构可靠性直接决定整台燃气轮机的压比、效率与连续运行时长。从结构设计逻辑来看，该叶片采用了枞树型榫根的连接结构，这种榫根的多齿楔形设计能够在轮盘轮槽的配合下，将叶片高速旋转产生的巨大离心力均匀分散到各个齿面承载，相比其他榫接形式，同等承载能力下的榫根体积更小、轮盘应力集中系数更低，适配高转速压气机级的载荷特性。叶身部分采用了变截面扭叶片设计，从叶根到叶顶的截面型线沿叶高方向连续扭转，既匹配压气机级内沿径向变化的气流速度三角形，减少叶栅通道内的流动分离损失，也能平衡叶片不同叶高位置的离心力弯矩，降低叶根部位的合成应力水平。叶身表面设计有极小的粗糙度控制要求，建模时保留了叶身与榫根之间的过渡圆角结构，该圆角可避免截面突变带来的应力集中，防止机组启停过程中热应力与机械应力叠加引发的疲劳裂纹萌生。安装边界方面，枞树型榫根的齿距、齿形角与轮盘轮槽为间隙配合设计，装配时可通过周向滑入完成安装，叶片顶部与压气机气缸内壁之间预留了符合设计规范的径向间隙，既避免运行过程中热膨胀导致的叶顶碰磨，也能控制叶顶间隙泄漏量在合理区间，保障压气机级效率。叶身的进排气边缘做了小圆弧钝化处理，可降低运行中气流中微小颗粒对边缘的冲蚀速率，延长叶片的服役周期。建模过程中完整还原了叶片的气动型面、榫根齿形、过渡段等全部结构细节，可直接用于后续的有限元强度校核、气动性能仿真、装配干涉检查等设计环节，也能为同类型压气机叶片的改型设计提供结构参考。