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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112780356A(43)申请公布日2021.05.11(21)申请号202110229847.7(22)申请日2021.03.02(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人饶宇刘宇阳(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人胡晶(51)Int.Cl.F01D5/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称带有表面凹陷的气膜冷却结构及涡轮叶片、涡轮机(57)摘要本发明提供了一种带有表面凹陷的气膜冷却结构,包括:凹陷结构和气膜孔,气膜孔与凹陷结构平滑连接;气流通过气膜孔蔓延到凹陷结构形成气膜,气膜扩散至涡轮叶片表面;凹陷结构包括第一凹陷和第二凹陷,第一凹陷的内壁面上设置有第二凹陷,第二凹陷的内壁上设置有气膜孔;气膜孔的气膜孔口上设置有倒圆结构或者斜切结构;和/或,第一凹陷的后部边缘上设置有倒圆结构或者斜切结构。本发明还提供了一种涡轮叶片,涡轮叶片的壁面上设置有阵列排列的气膜冷却结构;凹陷抑制了下游壁面上气膜流动形成的反向涡对;气膜孔和双凹陷结构使得气膜孔流出的气流紧贴壁面。本发明比常规的斜孔,具有更高的气膜冷却效率、加工效率和更低的加工成本。CN112780356ACN112780356A权利要求书1/1页1.一种带有表面凹陷的气膜冷却结构,其特征在于,包括:凹陷结构和气膜孔(3),所述气膜孔(3)与所述凹陷结构平滑连接;气流通过所述气膜孔(3)蔓延到所述凹陷结构形成气膜,所述气膜扩散至涡轮叶片表面;所述凹陷结构包括第一凹陷(1)和第二凹陷(2),所述第一凹陷(1)的内壁面上设置有所述第二凹陷(2),所述第二凹陷(2)的内壁上设置有所述气膜孔(3);所述气膜孔(3)的气膜孔口上设置有倒圆结构或者斜切结构;和/或,所述第一凹陷(1)的后部边缘上设置有倒圆结构或者斜切结构。2.根据权利要求1所述的带有表面凹陷的气膜冷却结构,其特征在于,所述第一凹陷(1)的直径与所述气膜孔(3)的直径比为1.2‑10,所述第一凹陷(1)的深度与所述第一凹陷(1)的直径比为0.1‑0.5。3.根据权利要求1所述的带有表面凹陷的气膜冷却结构,其特征在于,所述第二凹陷(2)的直径与所述气膜孔(3)的直径比为1.1‑5,所述第二凹陷(2)的深度与所述第二凹陷(2)的直径比为0.1‑0.5。4.根据权利要求1所述的带有表面凹陷的气膜冷却结构,其特征在于,所述第二凹陷(2)的直径小于所述第一凹陷(1)的直径;所述第二凹陷(2)位于所述第一凹陷(1)的内壁面上,且包含所述第一凹陷(1)的底部。5.根据权利要求1所述的带有表面凹陷的气膜冷却结构,其特征在于,所述第一凹陷(1)上的倒圆结构或者斜切结构设置在所述第一凹陷(1)的后部边缘上。6.根据权利要求1所述的带有表面凹陷的气膜冷却结构,其特征在于,所述气膜孔(3)上的倒圆结构或者斜切结构设置在气膜孔口(3)的边缘。7.根据权利要求1所述的带有表面凹陷的气膜冷却结构,其特征在于,所述第一凹陷(1)的后部边缘的倒圆结构两侧的倒圆半径小于、等于或者大于倒圆结构中间的倒圆半径;所述第二凹陷(2)的壁面与所述第一凹陷(1)的壁面平滑过渡。8.一种涡轮叶片,其特征在于,包含权利要求1‑7中任一项所述的带有表面凹陷的气膜冷却结构。9.根据权利要求8所述的涡轮叶片,其特征在于,涡轮叶片本体的壁面上设置有均匀排列的气膜冷却结构;所述凹陷结构抑制相邻壁面之间形成的反向涡对;所述气膜孔(3)和所述凹陷结构的倒圆结构或者斜切结构使得气膜孔(3)流出的气流附着在壁面上流动。10.一种涡轮机,其特征在于,使用权利要求8所述的涡轮叶片进行冷却。2CN112780356A说明书1/4页带有表面凹陷的气膜冷却结构及涡轮叶片、涡轮机技术领域[0001]本发明涉及航空发电机和燃气轮机技术领域,具体地,涉及一种带有表面凹陷的气膜冷却结构及涡轮叶片、涡轮机。背景技术[0002]航空发动机和燃气轮机的燃气温度高达1500‑1900℃,远超过金属材料的工作允许温度。燃气轮机的高温部件,如涡轮叶片、燃烧室等,需要采用内部对流冷却以及外部气膜冷却,以保持高温部件合适的工作温度。为提高航空发动机和燃气轮机的热效率和做功能力,发动机的燃气温度还在不断提高,迫切需要更高效的气膜冷却结构和气膜冷却技术,以维持涡轮叶片的壁面温度在许可范围之内,或减少冷却空气用量。气膜冷却结构冷却效率的提高,意味着可用较少的冷却空气实现冷却目标,这有利于提高发动机效率;或者用同量的冷却空气,能把涡轮叶片的温度维持更低,这有利于提高涡轮部件的工作寿命和可靠性。[0003]气膜冷却用于涡轮叶片外部壁面,冷气由涡轮叶片内部从壁面上小