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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CN108374693A(43)申请公布日2018.08.07(21)申请号201810214169.5(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.F01D5/20(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种带有组合棱台结构的涡轮动叶片叶顶(57)摘要本发明提供了一种带有组合棱台结构的涡轮动叶片叶顶,在涡轮动叶片的叶顶从涡轮动叶片的前缘到尾缘阵列若干个棱柱型凹腔,在每个棱柱型凹腔的底面组合一个带有侧倾角的倒置的棱台结构,形成棱柱棱台组合凹腔,棱柱型凹腔的最大深度与涡轮动叶片高度的比值为0.5%-4%,棱台结构的深度与棱柱型凹腔的深度的比值在0.5-3范围内。本发明由于底部棱台的侧壁面具有与旋涡方向一致的侧倾角,促进了棱柱凹腔内旋涡的发展,使得旋涡尺度和强度增大。一方面旋涡本身的对间隙能量的耗散作用增强,另一方面凹腔内旋涡延伸到上方间隙内的部分增大,对上方间隙流动产生更有效地气动拦截作用,对间隙泄漏流动的阻碍作用增强。CN108374693ACN108374693A权利要求书1/1页1.一种带有组合棱台结构的涡轮动叶片叶顶,其特征在于:在涡轮动叶片(3)的叶顶从涡轮动叶片(3)的前缘到尾缘阵列若干个棱柱型凹腔(4),在每个棱柱型凹腔(4)的底面组合一个带有侧倾角αP的倒置的棱台结构(5),形成棱柱棱台组合凹腔,所述的棱柱型凹腔(4)的最大深度h与涡轮动叶片(3)高度H的比值为0.5%-4%,所述棱台结构(5)的深度hP与棱柱型凹腔(4)的深度h的比值在0.5-3范围内。2.根据权利要求1所述的一种带有组合棱台结构的涡轮动叶片叶顶,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所述的一种带有组合棱台结构的涡轮动叶片叶顶,其特征在于:所述棱柱型凹腔(4)的布置形式为棱柱的边或角正对叶片几何进气角方向、叶片压力面型线或叶片吸力面型线。4.根据权利要求3所述的一种带有组合棱台结构的涡轮动叶片叶顶,其特征在于:所述棱柱型凹腔(4)的下底面与棱台结构(5)的上底面重合。5.根据权利要求1或4所述的一种带有组合棱台结构的涡轮动叶片叶顶,其特征在于:所述棱台结构(5)的侧倾角αP在15°-90°范围内。6.根据权利要求5所述的一种带有组合棱台结构的涡轮动叶片叶顶,其特征在于:所述棱台结构(5)下底面的边长不小于1mm。7.根据权利要求6所述的一种带有组合棱台结构的涡轮动叶片叶顶,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。2CN108374693A说明书1/4页一种带有组合棱台结构的涡轮动叶片叶顶技术领域[0001]本发明创造属于涡轮技术领域,尤其是涉及一种带有组合棱台结构的涡轮动叶片叶顶。背景技术[0002]涡轮内部旋转动叶片与机匣之间必然存在一定的叶顶间隙,由于叶顶间隙的存在,在叶片压力面和吸力面两侧的横向压力梯度作用下必然形成叶尖间隙泄漏流动。一方面间隙内部由于壁面剪切作用会产生分离流动,另一方面泄漏流流出间隙在吸力面侧形成泄漏涡,与上通道涡、叶片径向流体等主流流体掺混,最终导致叶片端区流动复杂,叶栅损失增加,对涡轮的效率及总体性能都有极大的影响。特别是近年来随着涡轮负荷的增加,横向压力梯度增加,使得泄漏流动加剧,叶栅损失进一步增加。因此,对间隙泄漏流动及其控制方法的研究一直以来是涡轮气动热力学研究的重要内容之一,对于降低涡轮叶栅损失,提高其性能具有重要意义。[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。[0004]在对带有棱柱型凹腔叶顶的涡轮动叶片的研究中表明,这种动叶片叶顶设计可以有效地控制涡轮叶尖泄漏流动,使得间隙泄漏流量和叶栅损失都降低。但这种平底棱柱型凹腔结构还存在一些不足。一方面由于间隙内流体流速较大,部分棱柱凹腔形成的旋涡被压制在