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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CN108412556A(43)申请公布日2018.08.17(21)申请号201810215285.9(22)申请日2018.03.15(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人陈浮俞建阳付云峰(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211代理人刘景祥(51)Int.Cl.F01D5/14(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种用于控制涡轮动叶叶尖泄漏流动的棱柱型凹腔叶顶(57)摘要本发明提供了一种用于控制涡轮动叶叶尖泄漏流动的棱柱型凹腔叶顶,在涡轮动叶片的叶顶从涡轮动叶片的前缘至尾缘设置若干个棱柱型凹腔,所述的棱柱型凹腔的最大深度h与涡轮动叶片高度H的比值为0.5%-4%。本发明所述的一种用于控制涡轮动叶叶尖泄漏流动的棱柱型凹腔叶顶,使得进入间隙的泄漏流体一部分进入棱柱型凹腔卷起形成旋涡,一方面耗散间隙流体的动能,另一方面对凹腔上方间隙流体形成射流阻碍效应,进而达到控制涡轮的叶尖泄漏流动的目的,减少了涡轮叶尖泄漏量,削弱了叶顶泄漏涡的尺寸和强度,减小了涡轮泄漏相关损失,提高了涡轮效率,另外,棱柱型凹腔结构本身可以降低涡轮叶片的重量。CN108412556ACN108412556A权利要求书1/1页1.一种用于控制涡轮动叶叶尖泄漏流动的棱柱型凹腔叶顶,其特征在于:在涡轮动叶片(3)的叶顶从涡轮动叶片(3)的前缘至尾缘设置若干个棱柱型凹腔(4),所述的棱柱型凹腔(4)的最大深度h与涡轮动叶片(3)的高度H的比值为0.5%-4%。2.根据权利要求1所述的一种用于控制涡轮动叶叶尖泄漏流动的棱柱型凹腔叶顶,其特征在于:所述棱柱型凹腔(4)为正棱柱型凹腔或斜棱柱型凹腔。3.根据权利要求2所述的一种用于控制涡轮动叶叶尖泄漏流动的棱柱型凹腔叶顶,其特征在于:所述棱柱型凹腔(4)的布置方向为棱柱边或角正对涡轮动叶片(3)几何进气方向。4.根据权利要求2所述的一种用于控制涡轮动叶叶尖泄漏流动的棱柱型凹腔叶顶,其特征在于:所述斜棱柱型凹腔的倾斜方向为正对/背向来流方向、正对/背对周向方向、或正对/背对叶片压力面/吸力面法向方向。5.根据权利要求4所述的一种用于控制涡轮动叶叶尖泄漏流动的棱柱型凹腔叶顶,其特征在于:所述斜棱柱型凹腔的倾斜角度受叶顶叶片限制,所述倾斜角α在15°-90°范围内。6.根据权利要求5所述的一种用于控制涡轮动叶叶尖泄漏流动的棱柱型凹腔叶顶,其特征在于:所述棱柱型凹腔(4)的棱柱边长要保证叶顶至少能布置一个有效凹腔。2CN108412556A说明书1/4页一种用于控制涡轮动叶叶尖泄漏流动的棱柱型凹腔叶顶技术领域[0001]本发明创造属于涡轮领域,尤其是涉及一种用于控制涡轮动叶叶尖泄漏流动的棱柱型凹腔叶顶。背景技术[0002]涡轮作为发动机的动力关键部件之一,是发动机设计中的重点内容。提高涡轮性能主要研究内容在于控制涡轮内部流动,达到降低涡轮损失、提高涡轮功率的目的。涡轮叶尖间隙泄漏流动是涡轮内部典型的流动之一,不仅造成叶尖载荷降低,同时产生复杂涡系使得端区流动更加复杂,研究表明涡轮叶栅端区由间隙泄漏流动造成的损失高达端区总损失的87%。特别是近年来高负荷、大折转角的高性能涡轮被广泛研究和应用,由此带来的叶尖泄漏流动愈加明显。因此,深入开展对涡轮泄漏流动机理及其抑制方案策略的研究对涡轮整体性能的提高具有重要的意义。[0003]降低涡轮叶尖泄漏流量、减小叶栅泄漏损失、控制叶顶热负荷是涡轮叶尖泄漏流动控制的多重目标。对间隙流动控制最直接有效的方式就是减小间隙值,但为避免动叶叶片与机匣之间发生碰撞、接触甚至造成部件的损坏,在涡轮设计中必须考虑合理的间隙值。现在广泛研究的间隙流动被动控制技术主要包括叶顶/机匣修型、叶顶围带、翼梢小翼、叶顶肋条/凹槽、现代密封结构等,研究重点大多基于在保证一定间隙值下采用有效措施来控制泄漏流动,并且各种间隙流动控制技术的控制效果会因特定对象而异,也存在相应的不足,现在实际应用的技术还有限。希望提出更多综合考虑控制泄漏流动多重目标的技术,进一步降低涡轮损失对间隙值的敏感性。发明内容[0004]有鉴于此,本发明旨在提出一种用于控制涡轮动叶叶尖泄漏流动的棱柱型凹腔叶顶,它可以有效降低泄漏量,间隙叶栅损失,同时使得叶顶具有可磨耗性,可以进一步减小叶顶间隙值,达到更好的控制叶尖泄漏流动的效果。[0005]为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:[0006]一种用于控制涡轮动叶叶尖泄漏流动的棱柱型凹腔叶顶,在涡轮动叶片的叶顶从涡轮动叶片的前缘至尾缘设置若干个棱柱型凹腔,所述的棱柱型凹腔的最大深度h与涡轮动叶片高度H的比值为0.5%-4%