一种带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构.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(10)申请公布号CNCN103696811103696811A(43)申请公布日2014.04.02(21)申请号201310703625.X(22)申请日2013.12.19(71)申请人中国科学院工程热物理研究所地址100190北京市海淀区北四环西路11号(72)发明人成克用淮秀兰(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人宋焰琴(51)Int.Cl.F01D5/18(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书2页说明书2页附图4页附图4页(54)发明名称一种带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构(57)摘要一种带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构，是在气膜孔出口处，按叶片高方向设置成条缝出口。该条缝出口至少有一道条缝板，将气膜孔出口隔成两道条缝。本发明将公知的气膜冷却出口结构改为条缝出口结构，降低冷却工质出口速度，消除由高速冷却工质产生的反向涡对，从而提高气膜冷却效率。这种结构形式简单，易于制造。CN103696811ACN103698ACN103696811A权利要求书1/1页1.一种带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构，其特征是，在气膜孔出口处，按叶片高方向设置成条缝出口；该条缝出口至少有一道条缝板，将气膜孔出口隔成至少两道条缝。2.根据权利要求1所述带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构，其中，条缝出口的整体宽度为气膜孔直径的两倍，条缝出口的高度为气膜孔直径的一到两倍。3.根据权利要求1所述带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构，其中，条缝与流体流动方向的夹角为30～150°。2CN103696811A说明书1/2页一种带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构技术领域[0001]本发明是针对燃气轮机涡轮叶片外部冷却技术而提出的，用于布置在涡轮叶片上，实现对叶片的有效冷却。更具体地涉及一种带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构。背景技术[0002]气膜冷却作为一种常用且重要的涡轮叶片外部冷却方法，通过开设气膜孔引进冷却空气并覆盖在高温的涡轮叶片的表面，形成一冷气膜将高温燃气和涡轮叶片的表面隔开。目前研究重点主要集中在气膜孔的结构上，图1和图2是目前公知的两种气膜孔结构。[0003]图1所示的气膜孔由于在气膜孔的出口处其流体速度较快，会产生反向涡对，使得气膜脱离壁面，从而导致主流气体接触到叶片表面，冷却效率降低。为了改善这一缺陷，产生了扇形孔和收缩扩张孔等结构。相比之下，扇形孔和收缩扩张孔等虽然能使得冷却效率得到较大提高，但因为气膜孔的直径太小，便利加工相对比较复杂。[0004]图2所示是在图1的基础上对气膜孔作了进一步的改进，设计成带横向槽结构的气膜孔。该结构能够迫使气膜侧向流动，提高气膜冷却效率，然而在某些复合角度的气膜孔结构中，有无横向槽对冷却效率影响不大。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构，在满足结构强度的要求下，加工相对比较简单，同时冷却效率也维持在较高的水平。[0006]为实现上述目的，本发明提供的带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构，是在气膜孔出口处，按叶片高方向设置成条缝出口；该条缝出口至少有一道条缝板，将气膜孔出口隔成至少两道条缝。[0007]所述的带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构，其中，条缝出口的整体宽度为气膜孔直径的两倍，条缝出口的高度为气膜孔直径的一到两倍。[0008]所述的带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构，其中，条缝与流体流动方向的夹角为30～150°。[0009]本发明将公知的气膜冷却出口结构改为条缝出口结构，降低冷却工质出口速度，消除由高速冷却工质产生的反向涡对，从而提高气膜冷却效率。这种结构形式简单，易于制造。附图说明[0010]图1是公知的圆孔气膜孔结构示意图。[0011]图2是公知的带横向槽的圆孔气膜孔结构示意图[0012]图3是本发明带垂直条缝出口的圆孔气膜孔结构示意图。[0013]图4是本发明带30°倾斜条缝出口的圆孔气膜孔结构示意图。[0014]图5是图3中条缝板和条缝出口的结构示意图。3CN103696811A说明书2/2页[0015]图6是图5的俯视图。[0016]图7显示的是不同气膜孔结构的冷却效率云图。[0017]图8是本发明带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构中气膜孔下游展向平均气膜冷却效率曲线图。[0018]附图中标记符号说明：[0019]1叶片，2气膜孔，3横向槽，4条缝板，5条缝，6条缝出口。具体实施方式[0020]本发明是在公知的圆孔气膜孔的基础上进行了改进。[0021]请参阅图3，是本发明的带条缝出口的涡轮叶片圆孔气膜冷却结构的示意图。公知的带横向槽结构的气膜孔中，叶片1在气膜孔2的出口增加一横向槽3，本发明在叶片