一种包括叶顶带有孔窝的动叶片的涡轮.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103422912A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103422912103422912A(43)申请公布日2013.12.04(21)申请号201310385138.3(22)申请日2013.08.29(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)发明人高杰郑群姜斌张正一(51)Int.Cl.F01D11/08(2006.01)F01D5/14(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图4页附图4页(54)发明名称一种包括叶顶带有孔窝的动叶片的涡轮(57)摘要本发明的目的在于提供一种包括叶顶带有孔窝的动叶片的涡轮，包括机匣、轮毂，轮毂沿其圆周方向均匀安装有动叶片，轮毂和动叶片均安装在机匣里，动叶片的叶顶设置孔窝。本发明设计的叶顶带有孔窝的涡轮叶片一方面减少了间隙泄漏量，提高了涡轮效率，同时也具有良好的攻角变化适用性；另一方面也同时减少了叶顶表面的热负荷和叶顶局部区域的传热系数，进而减小了叶顶传热的不均匀程度，从而提高了叶片寿命；并且，本发明能减轻叶片顶部端区重量，减少叶片蹭机匣时的刚性，从而提高燃气涡轮工作的可靠性。CN103422912ACN103429ACN103422912A权利要求书1/1页1.一种包括叶顶带有孔窝的动叶片的涡轮，包括机匣、轮毂，轮毂沿其圆周方向均匀安装有动叶片，轮毂和动叶片均安装在机匣里，其特征是：动叶片的叶顶设置孔窝。2.根据权利要求1所述的一种包括叶顶带有孔窝的动叶片的涡轮，其特征是：所述的孔窝的形状为蜂窝或球窝。3.根据权利要求2所述的一种包括叶顶带有孔窝的动叶片的涡轮，其特征是：当孔窝为蜂窝形状时，蜂窝的芯格尺寸dcell与叶顶最大厚度dmax的比值为0.1～0.5，蜂窝深度hcell与叶顶最大厚度dmax的比值为0.1～0.5，蜂窝深度hcell不小于蜂窝芯格尺寸dcell。4.根据权利要求2所述的一种包括叶顶带有孔窝的动叶片的涡轮，其特征是：当孔窝为球窝形状时，球窝的直径dball与叶顶最大厚度dmax的比值为0.1～0.5。5.根据权利要求1-4任一所述的一种包括叶顶带有孔窝的动叶片的涡轮，其特征是：在叶顶间隙泄漏流动方向上至少有一个孔窝。2CN103422912A说明书1/3页一种包括叶顶带有孔窝的动叶片的涡轮技术领域[0001]本发明涉及的是一种涡轮，具体地说是航空发动机和燃气轮机的涡轮。背景技术[0002]涡轮叶顶间隙泄漏流动是叶轮机械转子中最普遍的流动现象之一，叶顶表面横向压差引起从压力面到吸力面的泄漏流，当泄漏流从吸力面流出时与通道主流相互作用形成泄漏涡，泄漏流和泄漏涡对涡轮气动损失、传热和下游流场的非定常性有着十分重要的影响：首先，涡轮叶顶泄漏流产生很大的气动损失，在不带冠涡轮中，叶顶泄漏损失最高可分别占到动叶损失的45%和级损失的30%；其次，泄漏流和泄漏涡对下游流场的非定常性有着较大的影响，其可以引起叶片结构振动和噪声，降低可靠性，并减少发动机寿命；最后，泄漏流和泄漏涡增加了涡轮叶顶附近传热的复杂性，在高压涡轮中，高温燃气在流经间隙时，气流速度迅速提高造成的射流效应导致叶顶换热系数大大提高，并且泄漏流在间隙内经历分离、再附等复杂流动过程，使得叶顶换热十分复杂，在间隙内热负荷的冲击下，涡轮叶片很容易出现烧蚀和断裂。[0003]为了减小叶顶间隙燃气泄漏所带来的负面影响，目前涡轮大多采用动叶叶顶带冠、动叶叶顶修型等方法抑制间隙泄漏流的产生，这些方法虽然能在一定程度上减少间隙泄漏损失，改善涡轮通道内部流动，但其作用效果因特定应用的涡轮叶片而异，比如高、低压涡轮叶片，亚、跨音速间隙流，长、短叶片等，并且在变工况运行条件下，这些方法对间隙泄漏的控制效果不佳；此外，这些方法虽然能在一定程度上降低叶顶表面平均传热系数和热负荷，但却增加了叶顶局部区域的传热系数，增加了叶顶传热的不均匀程度。由于现有技术的不足，人们希望有一种改进的能够有效减小端区间隙泄漏流所带来的负面影响的涡轮叶片。发明内容[0004]本发明的目的在于提供既能减少间隙泄漏量，并增强攻角变化适用性，又能有效减少叶顶表面的热负荷，并减小叶顶传热的不均匀程度的一种包括叶顶带有孔窝的动叶片的涡轮。[0005]本发明的目的是这样实现的：[0006]本发明一种包括叶顶带有孔窝的动叶片的涡轮，包括机匣、轮毂，轮毂沿其圆周方向均匀安装有动叶片，轮毂和动叶片均安装在机匣里，其特征是：动叶片的叶顶设置孔窝。[0007]本发明还可以包括：[0008]1、所述的孔窝的形状为蜂窝或球窝。[0009]2、当孔窝为蜂窝形状时，蜂窝的芯格尺寸dcell与叶顶最大厚度dmax的比