一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮.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CN105569740A(43)申请公布日2016.05.11(21)申请号201610121266.0(22)申请日2016.03.03(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人高杰郑群付维亮王付凯岳国强董平(51)Int.Cl.F01D5/14(2006.01)F01D5/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮(57)摘要本发明提供一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮，包括机匣、轮毂，在机匣和轮毂之间沿圆周方向均匀安装有叶片，在叶片尾缘设有半劈缝冷却结构，其包括尾缘压力边和尾缘吸力边，在尾缘压力边和尾缘吸力边的连接处沿叶片高度方向设有交错式喷气缝单元，在尾缘吸力边设置沿叶片高度方向间隔排列的呈波浪状的凹陷结构。本发明设计的带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮不仅增大了叶片尾缘部分与冷气的换热面积，从而进一步降低了叶片尾缘的温度，并且均化了下游叶片进口气流温度分布，还改善了涡轮叶片气动性能。CN105569740ACN105569740A权利要求书1/1页1.一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮，包括机匣、轮毂，在机匣和轮毂之间且沿圆周方向均匀安装有叶片，其特征是：所述叶片尾缘设置有半劈缝冷却结构，所述半劈缝冷却结构包括尾缘压力边和尾缘吸力边，在尾缘压力边和尾缘吸力边的连接处并沿叶片高度方向设置有交错式喷气缝单元，尾缘吸力边还设置沿叶片高度方向间隔排列的呈波浪状的凹陷结构。2.根据权利要求1所述的一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮，其特征是：所述叶片尾缘吸力边端部形状为椭圆形。3.根据权利要求1或2所述的一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮，其特征是：所述尾缘交错式喷气缝单元的宽度小于当地叶片的厚度，其高度与宽度之比为3.5～4.5，且交错式喷气缝单元沿叶片高度方向设置有10～15个。4.根据权利要求1或2所述的一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮，其特征是：所述波浪状凹陷结构的波长为叶片尾缘吸力边厚度的6～10倍，且波浪状凹陷结构的波幅为叶片尾缘吸力边厚度的0.6～1.4倍。5.根据权利要求3所述的一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮，其特征是：所述波浪状凹陷结构的波长为叶片尾缘吸力边厚度的6～10倍，且波浪状凹陷结构的波幅为叶片尾缘吸力边厚度的0.6～1.4倍。6.根据权利要求1或2所述的一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮，其特征是：所述波浪状凹陷结构与叶片表面的交界处设置圆角。7.根据权利要求3所述的一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮，其特征是：所述波浪状凹陷结构与叶片表面的交界处设置圆角。8.根据权利要求4所述的一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮，其特征是：所述波浪状凹陷结构与叶片表面的交界处设置圆角。9.根据权利要求5所述的一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮，其特征是：所述波浪状凹陷结构与叶片表面的交界处设置圆角。2CN105569740A说明书1/3页一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮技术领域[0001]本发明涉及一种涡轮，尤其涉及一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮。背景技术[0002]随着人们对燃气轮机可靠性和高效性的追求，提高涡轮前燃气温度已成为提高燃气轮机性能的重要技术途径。然而，涡轮前温度提高给燃气轮机工作带来一系列严重的问题，对燃气轮机热端部件的高温机械强度、热稳定性技术指标和使用寿命提出了挑战。叶片尾缘截面积较小，热沉滞强，平均温度最高，最容易出现叶片断裂事故。因此，寻找高效可靠的方法对叶片尾缘进行有效的冷却对燃气轮机安全稳定的工作有着重要的意义。[0003]涡轮叶片尾缘承受的热负荷高，且内冷通道空间受限，因此成为叶片冷却结构设计的难题。目前广泛应用于叶片尾缘的冷却结构有扰流柱、肋壁强化、半劈缝气膜冷却等。不过，这些结构对叶片尾缘的冷却效果还非常有限，对涡轮叶片的气动性能、与下游叶片的热匹配性也有明显影响。截至目前，还未见有关叶片尾缘的高效、高冷却效率设计的报道。发明内容[0004]本发明的目的在于提供既能降低叶片尾缘温度，又能均化下游叶片进口气流温度分布，还可改善涡轮叶片气动性能的一种带有叶片波浪状凹陷尾缘半劈缝冷却结构的涡轮。[0005]本发明的目的是这样实现的：包括机匣、轮毂，在机匣和轮毂之间且沿圆周方向均匀安装有叶片，所述叶片尾缘设置有半劈缝冷却结构，所述半劈缝冷却结构包括尾缘压力边和尾缘吸力边，在尾缘压力边和尾缘吸力边