一种吸力侧排气的气冷涡轮导叶尾缘结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115059518A(43)申请公布日2022.09.16(21)申请号202210595200.0(22)申请日2022.05.29(71)申请人中国船舶重工集团公司第七0三研究所地址150078黑龙江省哈尔滨市道里区洪湖路35号(72)发明人牛夕莹孙鹏林枫李宗全李国强李翔宇毛冬岩(51)Int.Cl.F01D9/02(2006.01)F01D25/12(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种吸力侧排气的气冷涡轮导叶尾缘结构(57)摘要本发明提供一种吸力侧排气的气冷涡轮导叶尾缘结构，是一种通过涡轮导叶尾缘吸力侧将冷却空气排出的尾缘结构。本发明的目的是为了提供可有效减小涡轮导叶尾缘厚度，降低涡轮导叶尾迹损失，改善涡轮叶片气动性能，而且还可降低冷却空气排气压力，增加排气速度，改善尾缘冷却效果，降低尾缘温度，提高叶片寿命的尾缘排气结构。从而解决传统尾缘中间劈缝排气方式导叶尾迹损失大的难题。本发明用于改善燃气轮机涡轮导叶尾迹损失、降低涡轮导叶尾缘温度领域。CN115059518ACN115059518A权利要求书1/1页1.一种吸力侧排气的气冷涡轮导叶尾缘结构，其特征在于：包括长排气尾缘、短排气尾缘和排气连接筋，所述长排气尾缘与短排气尾缘之间形成单侧敞开的冷却空气排气通道，单侧敞开的冷却空气排气通道被沿叶片高度方向均匀分布的排气连接筋分割为一个个排气格栅，排气格栅布置在涡轮导叶叶片叶背侧，进而形成最终的涡轮导叶尾缘冷却空气排气通道，涡轮导叶内部冷却空气从尾缘一个个排气格栅排出，经冷却导叶短排气尾缘、排气连接筋和长排气尾缘后排入叶栅通道。2.根据权利要求1所述一种吸力侧排气的气冷涡轮导叶尾缘结构，其特征在于：所述长排气尾缘与短排气尾缘通过排气连接筋连接成一体。3.根据权利要求2所述一种吸力侧排气的气冷涡轮导叶尾缘结构，其特征在于：所述长排气尾缘是顺着导叶叶片吸力面型线顺延得到。4.根据权利要求3所述的一种吸力侧排气的气冷涡轮导叶尾缘结构，其特征在于：所述长排气尾缘较短排气尾缘在叶背侧伸出长度在5mm以内。5.根据权利要求4所述的一种吸力侧排气的气冷涡轮导叶尾缘结构，其特征在于：所述长排气尾缘和短排气尾缘之间的夹角在8度以内。6.根据权利要求5所述的一种吸力侧排气的气冷涡轮导叶尾缘结构，其特征在于：所述长排气尾缘的尾缘半径为0.4mm。7.根据权利要求6所述的一种吸力侧排气的气冷涡轮导叶尾缘结构，其特征在于：所述短排气尾缘的尾缘半径为0.3mm。2CN115059518A说明书1/4页一种吸力侧排气的气冷涡轮导叶尾缘结构技术领域[0001]本发明涉及的是一种吸力侧排气的气冷涡轮导叶尾缘结构，更具体地说，本发明涉及的是一种通过涡轮导叶尾缘吸力侧将冷却空气排出，可有效降低涡轮导叶尾迹损失、改善涡轮导叶气动性能的尾缘结构。背景技术[0002]燃气轮机具有功率密度大、起动速度快、燃料灵活等优点，广泛应用于工业及海上平台发电、天然气输送、石油化工及冶金等领域，也可作为飞机、船舶及地面交通工具的主要动力装置。[0003]现代高性能燃气轮机为了获得更高的循环效率、更大的功率，燃气初温(涡轮进口温度)不断提高。随着涡轮进口温度的不断提高，其运行温度远远超过叶片材料的熔点温度，如目前已投入运行的最先进的燃气轮机涡轮进口燃气温度已经达到1600℃，先进航空发动机的涡轮进口温度更是超过1800℃。确保燃气轮机涡轮叶片在如此高温环境下能够长时间安全可靠地运行主要有三方面的措施：一是不断提高涡轮叶片材料的耐热等级，二是采用先进的冷却技术以降低叶片温度，三是不断提高涡轮叶片隔热涂层的隔热效果。近年来，涡轮进口温度的提高主要归功于涡轮冷却设计水平的提高，其次是由于高性能耐热合金与涂层材料的发展及生产制造工艺水平的进步。显然，涡轮叶片冷却对提高涡轮进口温度，改善燃气轮机性能起到至关重要的作用。[0004]近年来，随着设计技术的不断进步以及计算流体力学的不断发展，全三维优化设计手段不断在涡轮冷却设计过程中得到应用，涡轮冷却设计体系、设计手段及方法不断丰富与完善，先进的设计技术及冷却结构不断推动着涡轮进口温度的提升，涡轮叶片冷却通道形状也更为复杂。为满足节能减排要求，现代燃气轮机不断追求性能的提升，要求涡轮冷却及气动性能不断改善，涡轮叶片寿命及可靠性不断提高。然而，基于传统涡轮叶片尾缘排气结构的冷却技术难以在降低叶片尾缘温度的同时改善涡轮叶片气动性能。[0005]尽管国内外学者及科研人员在涡轮叶片高效冷却及气动设计方面已开展了大量的研究，对改善涡轮叶片冷却及气动性能、揭示涡轮叶片叶身内部冷却流动机理有了一定的认识，但是这些研究并没有关注在改善涡轮叶片叶身冷却的同时如何改善涡轮叶片