As lâminas de turbinas são um componente importante da seção da turbina em um motor a gás. As lâminas rotativas de alta velocidade são responsáveis por desenhar fluxos de gás de alta temperatura e alta pressão para o combustor para manter a operação do motor. Para garantir uma operação estável e de longa data sob o ambiente extremo de alta temperatura e alta pressão, as pás da turbina são frequentemente forjadas com ligas de alta temperatura e resfriadas de maneiras diferentes, como resfriamento interno do fluxo de ar, resfriamento da camada de limite ou revestimentos de barreira térmica Para proteger as lâminas para garantir a confiabilidade durante a operação. Nos motores a vapor e turbina a gás, a fadiga metálica das lâminas é a causa mais importante da falha do motor. A fadiga do metal pode ser causada por fortes vibrações ou ressonância. Os engenheiros geralmente usam amortecedores de atrito para minimizar os danos às lâminas causadas por esses fatores.
As lâminas do motor da turbina são geralmente sujeitas a grandes estresse operacional e alta temperatura operacional, e as mudanças no estresse e na temperatura são mais frequentes e violentas, além de problemas de corrosão e desgaste, os requisitos de suas condições de trabalho são muito severos, exigindo alta precisão de usinagem de a lâmina. Ao mesmo tempo, para melhorar a eficiência da turbina, a forma da superfície da lâmina da turbina é geralmente projetada como uma superfície de seção transversal variável, a forma é complexa. Portanto, a modelagem geométrica precisa da lâmina da turbina se torna um pré -requisito necessário para a usinagem da turbina. A essência da modelagem geométrica de lâminas de turbinas é encontrar uma maneira de atender efetivamente aos requisitos de representação de formas e design geométrico, mas também para facilitar a troca de informações e métodos matemáticos de dados de dados para descrever a superfície da lâmina da turbina.
Em um motor de turbina a gás , um único estágio de turbina é composto de um disco rotativo que contém muitas pás da turbina e um anel estacionário de palhetas guia de bicos na frente das lâminas. A turbina é conectada a um compressor usando um eixo (o conjunto rotativo completo às vezes chamado de "carretel"). O ar é comprimido, aumentando a pressão e a temperatura, à medida que passa pelo compressor. A temperatura é então aumentada pela combustão de combustível dentro do combustor, localizado entre o compressor e a turbina. O gás de alta temperatura e alta pressão passa pela turbina. Os estágios da turbina extraem energia desse fluxo, diminuindo a pressão e a temperatura do gás e transferem a energia cinética para o compressor. A maneira como a turbina funciona é semelhante à maneira como o compressor funciona, apenas em contrário, no que diz respeito à troca de energia entre o gás e a máquina, por exemplo. Existe uma relação direta entre quanto a temperatura do gás muda (aumento do compressor, diminuição da turbina) e a entrada de energia do eixo (compressor) ou saída
Para um motor turbofan, o número de estágios de turbina necessários para acionar o ventilador aumenta com a razão de desvio, a menos que a velocidade da turbina possa ser aumentada adicionando uma caixa de engrenagens entre a turbina e o ventilador, nesse caso, são necessários menos estágios. O número de estágios da turbina pode ter um grande efeito sobre como as lâminas das turbinas são projetadas para cada estágio. Muitos motores de turbina a gás são projetos de duas soldados, o que significa que há um carretel de alta pressão e um carretel de baixa pressão. Outras turbinas a gás usam três carretéis, adicionando um carretel de pressão intermediária entre o carretel de alta e baixa pressão. A turbina de alta pressão é exposta ao ar mais quente e de alta pressão, e a turbina de baixa pressão é submetida a ar mais frio e de pressão inferior. A diferença nas condições leva ao projeto de lâminas de turbina de alta pressão e baixa pressão que são significativamente diferentes em opções de material e resfriamento, embora os princípios aerodinâmicos e termodinâmicos sejam os mesmos. Sob essas condições de operação graves dentro das turbinas a gás e a vapor, as lâminas enfrentam alta temperatura, tensões altas e vibrações potencialmente altas. As lâminas de turbinas a vapor são componentes críticos em usinas de energia que convertem o movimento linear de vapor de alta temperatura e alta pressão que flui por um gradiente de pressão em um movimento rotativo do eixo da turbina.
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