导向叶片及具有其的涡轮导向器.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CN109751090A(43)申请公布日2019.05.14(21)申请号201711072764.1(22)申请日2017.11.03(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园1号(72)发明人袁荒杨俊杰孙经雨庞科技李笑曾武黄凯(74)专利代理机构北京华进京联知识产权代理有限公司11606代理人王赛(51)Int.Cl.F01D9/04(2006.01)F01D25/12(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称导向叶片及具有其的涡轮导向器(57)摘要本发明提供的导向叶片，包括叶片主体以及冲击管体，所述叶片主体具有叶片前缘以及叶片尾缘及由其围设成空心结构，所述叶片尾缘开设有用于排出冷却气流的排气缝，所述冲击管体为空心结构，所述冲击管体内嵌于所述叶片主体中，冲击管体外壁与叶片主体内壁之间留有间隙，所述冲击管体上开设有若干冲击孔，其中，所述叶片主体内壁设有若干第一沙丘扰流柱，所述第一沙丘扰流柱具有迎风面，所述迎风面设置在所述第一沙丘扰流柱远离所述排气缝的一侧利用第一沙丘扰流柱增大了扰流柱表面与冷却气流的接触面积，增加了冷却气流的湍流数目，在增大换热面积、强化冷却气流湍流的同时也不会提高风阻，提高导向叶片整体的换热效果。CN109751090ACN109751090A权利要求书1/1页1.一种导向叶片，包括叶片主体(110)以及冲击管体(120)，所述叶片主体(110)具有叶片前缘(111)以及叶片尾缘(112)，由所述叶片前缘(111)以及所述叶片尾缘(112)围设成空心结构，所述叶片尾缘(112)开设有用于排出冷却气流的排气缝(113)，所述冲击管体(120)为空心结构，所述冲击管体(120)内嵌于所述叶片主体(110)中，所述冲击管体(120)的外壁与叶片主体内壁(114)之间留有间隙，所述冲击管体(120)上开设有若干冲击孔(121)，其特征在于，所述叶片主体内壁(114)设有若干第一沙丘扰流柱(130)，所述第一沙丘扰流柱(130)具有迎风面，所述迎风面设置在所述第一沙丘扰流柱(130)远离所述排气缝(113)的一侧。2.根据权利要求1所述的导向叶片，其特征在于，所述冲击管体(120)的外壁设有若干第二沙丘扰流柱，所述第二沙丘扰流柱的迎风面与冷却气流相向设置。3.根据权利要求1或2所述的导向叶片，其特征在于，所述第一沙丘扰流柱(130)和/或所述第二沙丘扰流柱的高度为0.5～1.0mm。4.根据权利要求1或2所述的导向叶片，其特征在于，所述第一沙丘扰流柱(130)和/或所述第二沙丘扰流柱为新月形沙丘。5.根据权利要求1或2所述的导向叶片，其特征在于，所述第一沙丘扰流柱(130)一端固定在所述叶片主体内壁(114)上，另一端与所述冲击管体(120)的外壁之间具有间隙；和/或，所述第二沙丘扰流柱一端固定在所述冲击管体(120)的外壁上，另一端为所述叶片主体内壁(114)之间具有间隙。6.根据权利要求1或2所述的导向叶片，其特征在于，所述导向叶片(100)还包括若干冷却肋柱(140)，所述冷却肋柱(140)的两端与所述叶片主体内壁(114)连接并贯穿所述冲击管体(120)。7.根据权利要求6所述的导向叶片，其特征在于，所述冷却肋柱(140)的半径为0.4～2.0mm。8.根据权利要求6所述的导向叶片，其特征在于，所述冷却肋柱(140)贯穿所述冲击管体(120)处与所述冲击管体(120)之间具有缝隙。9.根据权利要求1或2所述的导向叶片，其特征在于，所述冲击孔(121)为锥形孔，所述锥形孔在所述冲击管体(120)内壁的孔径大于所述锥形孔在所述冲击管体(120)外壁的孔径。10.一种涡轮导向器，其特征在于，所述涡轮导向器包括如权利要求1至9任意一项所述的导向叶片(100)。2CN109751090A说明书1/5页导向叶片及具有其的涡轮导向器技术领域[0001]本发明涉及航空发动机冷却领域，特别是涉及一种导向叶片及具有其的涡轮导向器。背景技术[0002]高性能航空发动机包括一种紧凑高效的导向叶片，高性能航空发动机在运行时，其涡轮进口处温度高，涡轮导向器叶片在温度高达1800K甚至2000K的燃气中工作，任何材料都不能长时间在如此恶劣的环境下工作，已超过导向叶片的材料允许温度，使用时须对导向叶片进行冷却设计以保证其安全可靠的工作。所以将导向器叶片掏空，在内部通入温度较低(800K左右)的冷却气流，从而降低叶片壁面和整体涡轮导向器的温度。目前用于航空发动机涡轮导向器叶片冷却的基本冷却结构主要有气膜冷却、冲击冷却、肋壁强化换热、扰流柱强化换热等，其基本冷却原理是冷气从叶片顶部进入叶片内部，通过内部冷却通道，对叶片的内表面实施有