双层壁涡轮叶片的模拟结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115614111A(43)申请公布日2023.01.17(21)申请号202211177242.9(22)申请日2022.09.26(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市碑林区友谊西路127号(72)发明人李磊王大斐王心美尚鑫李雨薇李朗岳珠峰(74)专利代理机构北京律智知识产权代理有限公司11438专利代理师阚梓瑄(51)Int.Cl.F01D21/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图8页(54)发明名称双层壁涡轮叶片的模拟结构(57)摘要本公开是关于一种双层壁涡轮叶片的模拟结构，该模拟结构包括试验段，试验段的多个冷却单元沿模拟结构的长度方向设置，冷却单元包括冲击孔、扰流柱和气膜孔，该模拟结构上的冲击孔、扰流柱和气膜孔的结构参照双层壁涡轮叶片，进而可以较好地模拟双层壁涡轮叶片服役状态下的不同工况。沿模拟结构的宽度方向，扰流柱位于冲击孔的两侧，气膜孔位于扰流柱的两侧，冲击孔、扰流柱和气膜孔在不同区域的排布相对简单，通过夹持段将模拟结构与试验机连接，从而完成测试。可以准确的预测双层壁涡轮叶片在真实服役状态下疲劳、蠕变寿命，试验结果的准确性较高。CN115614111ACN115614111A权利要求书1/1页1.一种双层壁涡轮叶片的模拟结构，其特征在于，包括：试验段，包括第一壁板、第二壁板和多个冷却单元，所述第一壁板与第二壁板间隔设置，多个所述冷却单元沿所述模拟结构的长度方向设置，所述冷却单元包括设于冲击孔、扰流柱和气膜孔，所述冲击孔位于所述第一壁板上，所述气膜孔位于所述第二壁板上，所述扰流柱连接于所述第一壁板与所述第二壁板之间；沿所述模拟结构的宽度方向，所述扰流柱位于所述冲击孔的两侧，所述气膜孔位于所述扰流柱的两侧；过渡段，沿所述模拟结构的长度方向设于所述试验段的两端；夹持段，沿所述模拟结构的长度方向设于过渡段的两端。2.根据权利要求1所述的双层壁涡轮叶片的模拟结构，其特征在于，所述冷却单元包括一个冲击孔、四个扰流柱和四个气膜孔，四个所述扰流柱设于所述冲击孔的四周，四个所述扰流柱的轴心的连线形成一个矩形，沿所述模拟结构的宽度方向，两个所述气膜孔位于所述矩形外的一侧，两个所述气膜孔位于所述矩形外与所述一侧相对的另一侧，沿所述模拟结构的长度方向，相邻两个所述冷却单元共用两个所述扰流柱和两个所述气膜孔。3.根据权利要求1所述的双层壁涡轮叶片的模拟结构，其特征在于，沿所述模拟结构的宽度方向，所述第一壁板和所述第二壁板相对的两边均为圆弧形，沿所述模拟结构的长度方向，所述第一壁板和所述第二壁板的两边之间的距离自其中心向靠近两个所述过渡段的方向逐渐增大，所述第一壁板和所述第二壁板相互靠近的一面与所述过渡段的连接处圆滑过渡。4.根据权利要求1所述的双层壁涡轮叶片的模拟结构，其特征在于，所述过渡段沿所述模拟结构的宽度方向相对的两边具有圆弧段，自所述试验段朝着所述夹持段的方向，所述圆弧段的两边之间的距离逐渐增大，以及所述圆弧段的厚度逐渐增大。5.根据权利要求1所述的双层壁涡轮叶片的模拟结构，其特征在于，所述夹持段的宽度为所述试验段宽度的1‑4倍，所述夹持段的厚度为所述试验段厚度的3‑5倍。6.根据权利要求1所述的双层壁涡轮叶片的模拟结构，其特征在于，所述模拟结构还包括夹具，所述夹具包括两个夹持部，两个所述夹持部与所述夹持段相连，两个所述夹持部远离所述夹持段的一端设有与疲劳试验机相配合的螺纹。7.根据权利要求1所述的双层壁涡轮叶片的模拟结构，其特征在于，所述扰流柱与所述第一壁板和所述第二壁板连接的部位为圆角结构。8.根据权利要求1所述的双层壁涡轮叶片的模拟结构，其特征在于，所述扰流柱的外径为0.9‑1.5mm，所述扰流柱的高度为0.5‑1.0mm。9.根据权利要求1所述的双层壁涡轮叶片的模拟结构，其特征在于，所述气膜孔为圆形斜孔，所述气膜孔的孔径为0.3‑0.7mm，所述气膜孔的孔倾角为0°‑90°范围内变化，所述气膜孔的偏航角为0°‑60°。10.根据权利要求1所述的双层壁涡轮叶片的模拟结构，其特征在于，所述气膜孔包括相互连通的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段的孔径保持不变，所述第二孔段的孔径保持不变或逐渐减小，所述气膜孔的入口位于所述第一孔段，所述气膜孔的出口位于所述第二孔段，所述气膜孔的出口的形状为圆孔、圆锥孔、扩张孔或w型孔。2CN115614111A说明书1/6页双层壁涡轮叶片的模拟结构技术领域[0001]本公开涉及航空发动机技术领域，具体而言，涉及一种双层壁涡轮叶片的模拟结构。背景技术[0002]双层壁叶片较薄的外壁面及极短的冲击距离，大大提升叶片的冷却换热特性，使得其在航空发动机高温部件，尤其是燃烧室后段的应用大大增加。因此，需要对双层壁叶片