一种用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构.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CN109944645A(43)申请公布日2019.06.28(21)申请号201910226162.X(22)申请日2019.03.25(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人王锁芳张凯郝媛慧侯晓亭(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人陈国强(51)Int.Cl.F01D5/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构(57)摘要本发明公开了一种用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构，包括扰流柱本体，所述扰流柱本体是一个横截面呈水滴状的柱体，水滴状的一端为圆弧端，另一端为顶点端，所述扰流柱本体上设置有横向贯穿水滴状的圆弧端和顶点端的穿透孔，且所述穿透孔位于扰流柱本体纵向的中心高度。本发明与传统的扰流柱相比，一方面可以使部分气体直接经穿透孔穿过扰流柱，使之更加顺畅的通过扰流柱，从而降低了气体的压力损失；另一方面，气体流经穿透孔流出后与水滴型扰流柱尾迹气流进行和混合，增加了气体的湍流度，从而使传热性能提升，强化了涡轮叶片的传热特性。CN109944645ACN109944645A权利要求书1/1页1.一种用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构，其特征在于：包括扰流柱本体（1），所述扰流柱本体（1）是一个横截面呈水滴状的柱体，水滴状的一端为圆弧端，另一端为顶点端，所述扰流柱本体（1）上设置有横向贯穿水滴状的圆弧端和顶点端的穿透孔（2），且所述穿透孔（2）位于扰流柱本体（1）纵向的中心高度。2.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构，其特征在于：所述扰流柱本体（1）上仅有一个穿透孔（2）。3.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构，其特征在于：所述穿透孔（2）为一个横向设置的圆柱形通孔。4.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构，其特征在于：所述穿透孔（2）的中心轴线垂直于扰流柱（1）本体的纵向。5.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构，其特征在于：所述穿透孔（2）的中心轴线与扰流柱本体（1）纵向的中心同高。6.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构，其特征在于：所述柱体包括顶面（11）、底面（12）和用于连接顶面（11）和底面（12）的侧壁，所述侧壁包括圆弧面（13）、第一连接面（14）和第二连接面（15），所述第一连接面（14）和第二连接面（15）的一端通过圆弧面（13）相接，所述第一连接面（14）和第二连接面（15）的另一端互相连接，连接处为交汇线（16）。7.根据权利要求6所述的用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构，其特征在于：所述穿透孔（2）横向贯穿圆弧面（13）和交汇线（16）的中心。8.根据权利要求6所述的用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构，其特征在于：气流通过扰流柱本体（1）时，一部分气流经圆弧面（13）分流沿着第一连接面（14）或第二连接面（15）流过，另一部分气流经圆弧面（13）直接自穿透孔（2）内流过，最终两部分气流自交汇线（16）混合。9.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构，其特征在于：包括若干个扰流柱本体（1），若干个扰流柱本体（1）呈阵列式排布于矩形通道中，相邻行的扰流柱本体（1）交错排布，阵列式的行距和列距均为12mm。10.根据权利要求2所述的用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构，其特征在于：每一行的扰流柱本体（1）上的穿透孔（2）的直径与高度均相同。2CN109944645A说明书1/3页一种用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构技术领域[0001]本发明属于燃气轮机（含地面燃气轮机和航空发动机）涡轮叶片强化换热技术领域，特别涉及一种用于涡轮叶片强化换热的扰流柱结构。背景技术[0002]燃气轮机由于其具有体积小，响应速度快，效率高，功率大等特点，目前被广泛应用于航空航天、船舶、电厂发电及其他各种工业领域。提高燃气轮机涡轮进口温度是提升燃气轮机性能的关键技术之一。日益提高的燃气温度使燃气涡轮动力装置的高温部件的工作环境严重恶化。高效的冷却技术可以延长受热部件的使用寿命、使用更经济的材料以降低成本，还可以有效降低冷却空气量、减小发动机动力损失以提高发动机的热效率和推重比。[0003]扰流柱作为燃气轮机涡轮叶片强化换热重要组成部分，其功用增加冷却气流的湍流度，进一步强化冷却通道内部换热强度；同时这些冷却通道也增强了叶展方向上的传热均匀度，降低了壁面的热力梯度。因此，内部扰流柱结构是冷却系统中的重要一环，承担着相当重要的作用。因而被广泛应用于燃气轮机设计之中。南京航空航天大学王奉明运用FLUENT-CFD商用软件对装有圆形、准水滴形