一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构.pdf

(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CN110714802A(43)申请公布日2020.01.21(21)申请号201911188880.9(22)申请日2019.11.28(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人姜玉廷邓贺方房一博杜磊岳国强郑群(51)Int.Cl.F01D5/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构(57)摘要本发明提供一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构，包括冷却通道和交错肋片，交错肋放置于冷却通道中，其中交错肋的高度为冷却通道的一半，从而使上下壁面的肋片发生接触并将整个通道分割成若干个网格式子通道，并且沿着流体流动方向开设1～4个间断区域，所有间断区域的宽度沿流向是不变的。相较于传统交错肋，本发明保留了网格式子通道以及折转角等结构，通过开设间断区域又降低了流体的流动阻力，减小了冷却气体的使用量，提高了综合热效率，从而提高了燃气轮机的效率和功率等优点。本发明既可以用于高温涡轮静叶，也可以用于高温涡轮动叶。CN110714802ACN110714802A权利要求书1/1页1.一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构，其特征在于：在叶片内部的冷却通道内设置交错肋片，交错肋片由两层交错布置的肋片构成，交错肋片将叶片内部分割成网格流道，在交错肋片上设置有至少一个间断区域，且间断区域沿着气流方向设置。2.根据权利要求1所述的一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构，其特征在于：所述间断区域的数量为一个或两个，且靠近叶片侧面壁面设置。3.根据权利要求1或2所述的一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构，其特征在于：所述间断区域的长度为l，冷却通道的长度为L，满足：0.5L≤l≤L。4.根据权利要求1或2所述的一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构，其特征在于：所述间断区域的长度为w，冷却通道的长度为W，满足：0.015W≤w≤0.125W。5.根据权利要求3所述的一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构，其特征在于：所述间断区域的长度为w，冷却通道的长度为W，满足：0.015W≤w≤0.125W。6.根据权利要求1或2所述的一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构，其特征在于：在间断区域端面上的交错肋片上设置有转折角。7.根据权利要求3所述的一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构，其特征在于：在间断区域端面上的交错肋片上设置有转折角。8.根据权利要求4所述的一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构，其特征在于：在间断区域端面上的交错肋片上设置有转折角。9.根据权利要求5所述的一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构，其特征在于：在间断区域端面上的交错肋片上设置有转折角。2CN110714802A说明书1/4页一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构技术领域[0001]本发明涉及燃气轮机涡轮叶片冷却技术，尤其涉及一种适用于高温涡轮叶片内部冷却的间断型交错肋结构。背景技术[0002]燃气轮机是一种将化学能转化为内能再转化成机械能做工的动力机械，具有质量小、结构紧凑和动力输出高等优点，已经被广泛应用于航空工业、地面发电和舰船动力等许多领域，在交通运输、工业生产和军事装备等方面都扮演这不可或缺的重要角色，被誉为现代工业“皇冠上的明珠”，是一个国家综合国力、科技水平和工业基础的集中体现。为了解决长期制约燃气轮机以及航空发动机工业发展的瓶颈问题，促进燃气轮机以及航空发动机的发展，我国在2016年正式成立了航空发动机及燃气轮机重大专项(“两机”专项)。[0003]涡轮叶片冷却在现代燃气轮机设计中起着及其重要的作用，由布雷顿循环可知，燃气轮机的热效率和输出功率随着燃气初温的升高而提高。研究表明，涡轮进口温度每提高55K，燃气轮机的推力平均可提高10％。在过去的几十年里，为了满足对功率和效率的日益增长的需求，涡轮的进口温度逐年提高，目前先进燃气轮机的燃气初温可达1800K以上，军用航空发动机更是达到了2100K，这将会导致涡轮叶片的工作环境及其恶劣，因此涡轮叶片能否安全可靠的工作对于燃气轮机的运行十分重要。[0004]先进燃气轮机高温涡轮的入口温度已经远超材料的耐温极限，且这一差距正在逐渐拉大，研究表明，涡轮前温度平均每年提高22K，而材料的可承受温度平均每年提高8K。因此为了保证燃气轮机安全、高效和长期运行，高效的涡轮冷却和热防护技术至关重要。目前燃气轮机高温涡轮叶片一般采用压气机引气进行冷却，基本形成了内部冷却、外部冷却及表面隔热涂层