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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CN109812301A(43)申请公布日2019.05.28(21)申请号201910168149.3(22)申请日2019.03.06(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)发明人饶宇刘宇阳陈冠江(74)专利代理机构上海旭诚知识产权代理有限公司31220代理人郑立(51)Int.Cl.F01D5/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构(57)摘要本发明公开了一种具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构,涉及涡轮叶片冷却结构领域,其特征在于,包括外层壁、内层壁、短隔板和长隔板,涡轮叶片的外层壁上设置有气膜孔,内层壁上设置有射流孔,短隔板连接在外层壁和内层壁之间将外层壁和内层壁之间的空间分隔为至少两个冷却单元,短隔板上设有横向通气孔,内层壁围成的腔室被长隔板分隔,且至少分隔为两个进气腔室。本发明改善了冷却气膜的附壁效果,提高了气膜的冷却效率;平衡了涡轮叶片上游和下游的气膜孔冷却气体流量,使得涡轮叶片冷却更均匀,同时改善涡轮叶片尾缘冷却效果;增加了换热面积,减轻了涡轮叶片重量,加工简单,容易实现。CN109812301ACN109812301A权利要求书1/1页1.一种具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构,其特征在于,包括外层壁、内层壁、短隔板和长隔板,涡轮叶片所述外层壁上设有气膜孔,所述内层壁上设有射流孔,所述短隔板连接在所述外层壁和所述内层壁之间,将所述外层壁和所述内层壁之间的空间分隔为至少两个冷却单元,所述短隔板上设有横向通气孔,所述内层壁围成的腔室被所述长隔板分隔,且至少分隔为两个进气腔室。2.如权利要求1所述的具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构,其特征在于,所述涡轮叶片的尾部设有尾缘排气缝。3.如权利要求1所述的具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构,其特征在于,所述横向通气孔的横截面形状为圆形。4.如权利要求1所述的具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构,其特征在于,所述短隔板数量为2-10个。5.如权利要求1所述的具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构,其特征在于,所述气膜孔中心线与所述外层壁水平面呈25°~35°的夹角。6.如权利要求1所述的具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构,其特征在于,所述冷却单元的所述外层壁上包含的所述气膜孔数量按所述冷却单元容积大小设置。7.如权利要求1所述的具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构,其特征在于,所述冷却单元的所述内层壁上包含的所述射流孔数量按所述冷却单元容积大小设置。8.如权利要求1所述的具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构,其特征在于,所述长隔板延伸方向为涡轮叶片的纵向宽度方向。9.如权利要求1所述的具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构,其特征在于,所述外层壁和所述内层壁之间设有扰流柱。10.如权利要求1所述的具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构,其特征在于,所述外层壁的内表面设有粗糙肋。2CN109812301A说明书1/4页一种具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构技术领域[0001]本发明涉及涡轮叶片冷却结构领域,尤其涉及一种具有横向通气孔的涡轮叶片双层壁冷却结构。背景技术[0002]现代燃气轮机的发展追求更高的热效率,提高涡轮前燃气温度是重要的技术手段。为解决这个问题,除了不断发展新材料和新工艺以外,决定性的因素之一是对涡轮叶片采用先进的高效强化冷却技术以保障涡轮叶片可靠的工作,另一方面,为满足涡轮叶片疲劳强度和寿命的要求,需要涡轮叶片内部冷却提供尽可能均匀的传热性能。涡轮叶片的冷却技术主要从两个方面进行:一是强化涡轮叶片内部冷却空气的扰动,增加涡轮叶片内部的换热面积,二是在叶片表面采用气膜冷却,以有效阻隔高温燃气对涡轮叶片的对流换热。所以将涡轮叶片掏空,在内部通入温度较低冷却气体,从而降低叶片壁面的温度。目前主要有气膜冷却、冲击冷却、粗糙肋和扰流柱强化冷却等。其基本冷却原理是冷气从叶片下部进入叶片内部,通过内流冷却通道,对叶片的内表面实施有效的冷却。一部分冷气通过冲击孔,以冲击冷却的形式对叶片前缘内表面进行冷却;一部分通过气膜孔流出,在涡轮叶片表面形成一层冷气薄层,对叶片外表面进行有效的保护。[0003]现有的涡轮叶片双层壁冷却方案中,冷却结构包括多个独立冷却单元,叶片内部进气腔室独立地为其相邻的双层壁冷却单元供气,由于气膜冷却空气流速较大,使得冷却气流脱离叶片外层壁面,一方面降低了外侧气膜冷却效率,另一方面强烈地扰乱了涡轮叶片外壁面高温燃气流动边界层,使涡轮外表面燃气流动传热系数增加,叶片外壁面热负荷增加,这恶化了涡轮叶片总体冷却效果;过高的气膜冷却空气流速使得涡轮