一種具有縱向相交肋冷卻結(jié)構(gòu)的燃?xì)馔钙饺~片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)，具體涉及一種具有縱向相交肋冷卻結(jié)構(gòu)的燃?xì)馔钙饺~片。
【背景技術(shù)】
:
[0002]隨著現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)對效率和輸出功率要求的不斷提高，渦輪的進(jìn)口溫度也隨之提高，這會使渦輪部件熱負(fù)荷大大增加，開發(fā)新型高效冷卻結(jié)構(gòu)關(guān)乎燃?xì)馔钙揭灾抡_燃?xì)廨啓C(jī)的性能。
[0003]目前渦輪冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)前緣多采用沖擊-氣膜冷卻，葉身高性能肋片設(shè)計(jì)和葉片尾緣的擾流柱肋設(shè)計(jì)。葉身的回轉(zhuǎn)通道冷卻結(jié)構(gòu)在當(dāng)今透平冷卻方式中占有極其重要的地位，是一種典型的高效強(qiáng)制對流換熱技術(shù)。冷卻氣流在葉片空腔內(nèi)部回轉(zhuǎn)流動(dòng)，延長了氣流在內(nèi)部冷卻腔室的停留時(shí)間，在壓力面?zhèn)群臀γ鎮(zhèn)壤咂臄_流作用下，產(chǎn)生凌駕于主流之上的二次流，增強(qiáng)主流的湍流度以達(dá)到強(qiáng)化換熱的目的。
[0004]冷卻氣流在通道中流動(dòng)，在回轉(zhuǎn)通道內(nèi)部形成一定厚度的熱邊界層，這將弱化冷卻氣流與葉片本體的換熱效果，一方面造成葉片本體溫度過高，增強(qiáng)了透平葉片的壽命損耗；另一方面冷卻氣體利用率較低，從尾緣和氣膜孔流出的冷卻氣流溫度較低，與高溫燃?xì)獍l(fā)生摻混，將產(chǎn)生較大的摻混損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種具有縱向相交肋冷卻結(jié)構(gòu)的燃?xì)馔钙饺~片，該燃?xì)馔钙饺~片有效的打破附著在內(nèi)部流道壁面熱邊界層，提高了冷卻氣體利用率，并減少燃?xì)馔钙饺~片表面熱負(fù)荷。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種具有縱向相交肋冷卻結(jié)構(gòu)的燃?xì)馔钙饺~片，包括一體化成型的葉身和葉根平臺，葉身的內(nèi)部設(shè)置有冷卻腔室，冷卻腔室由葉身的壓力面和吸力面，以及前緣和尾緣圍設(shè)而成，且在前緣上開設(shè)有若干前緣氣膜冷卻孔，在尾緣上開設(shè)有若干尾緣出氣孔，葉身的頂部設(shè)置有頂板，頂板上開設(shè)有若干葉頂氣膜冷卻孔，葉根平臺的中心處開設(shè)有與冷卻腔室相連通的進(jìn)氣口；
[0008]葉身壓力面的內(nèi)表面和吸力面的內(nèi)表面之間通過若干縱向間隔設(shè)置的隔板相連，且設(shè)置在冷卻腔室中心處的第一隔板將葉根平臺中心處的進(jìn)氣口分成兩部分；設(shè)置在冷卻腔室中心處的第一隔板左右兩側(cè)的隔板一端與葉根平臺相連，另一端為伸出端，或者一端與頂板相連，另一端為伸出端，且與葉根平臺相連的隔板和與頂板相連的隔板間隔設(shè)置；
[0009]相鄰兩個(gè)隔板之間以及最右側(cè)隔板與尾緣之間的葉身壓力面的內(nèi)表面和吸力面的內(nèi)表面上均設(shè)置有若干平行布置的擾流肋，且若干平行布置的擾流肋之間通過縱向設(shè)置的縱向相交肋貫穿。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:設(shè)置在冷卻腔室中心處的第一隔板左側(cè)依次為與葉根平臺相連的第二隔板、與頂板相連的第三隔板以及與葉根平臺和頂板均相連的第四隔板，且在第四隔板上開設(shè)有若干沖擊孔；設(shè)置在冷卻腔室中心處的第一隔板右側(cè)依次為與葉根平臺相連的第五隔板以及與頂板相連的第六隔板。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:尾緣處通過縱向間隔設(shè)置的若干擾流柱形成若干尾緣出氣孔。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:每個(gè)擾流柱上至少開設(shè)有一個(gè)供氣流上下交換的通氣孔。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:擾流肋和縱向相交肋均為矩形肋片。
[0014]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:擾流肋為斜向肋、V形肋或分離式V形肋。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:縱向相交肋在若干平行布置的擾流肋上至少布置一條，且每一個(gè)縱向相交肋在若干平行布置的擾流肋上從第一條擾流肋延伸至最后一條擾流肋。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:擾流肋為與氣流流動(dòng)方向具有一定夾角的肋片，該夾角的范圍為30°?45°。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:擾流肋和縱向相交肋均通過鑄造成型。
[0018]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:擾流肋高度為0.5mm?1mm，且擾流肋的寬度與高度保持一致。
[0019]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于葉身冷卻腔室布置的與擾流肋相交的縱向相交肋，縱向相交肋改變了通道內(nèi)冷卻氣流的渦系結(jié)構(gòu)，破壞冷卻氣流流動(dòng)產(chǎn)生的熱邊界層，增大通道內(nèi)湍流度，強(qiáng)化渦輪內(nèi)部換熱，有效提高冷卻氣體利用率，減少葉片表面熱負(fù)荷，使所述渦輪葉片具有較好的整體冷卻性能。同時(shí)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)相對簡單，具有良好的加工性。
[0020]因此，本發(fā)明通過改變原有通道擾流肋結(jié)構(gòu)，對冷卻氣流實(shí)現(xiàn)被動(dòng)控制，降低透平葉片表面溫度，提高了葉片使用壽命。
【附圖說明】
:
[0021]圖1為本發(fā)明燃?xì)馔钙饺~片的縱向截面圖；
[0022]圖2(a)為本發(fā)明透平葉片的一種擾流肋和縱向相交肋布置形式，縱向相交肋從斜向肋的中部貫穿；
[0023]圖2(b)為本發(fā)明透平葉片的一種擾流肋和縱向相交肋布置形式，縱向相交肋從V形肋的中部夾角處貫穿；
[0024]圖2(c)為本發(fā)明透平葉片的一種擾流肋和縱向相交肋布置形式，縱向相交肋從分離式V形肋的中線處貫穿；
[0025]圖2(d)為本發(fā)明透平葉片的一種擾流肋和縱向相交肋布置形式，兩根縱向相交肋均布在斜向肋通道；
[0026]圖2(e)為本發(fā)明透平葉片的一種擾流肋和縱向相交肋布置形式，兩根縱向相交肋均布在兩列V形肋的中線處。
【具體實(shí)施方式】
:
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
[0028]如圖1所示，本發(fā)明一種具有縱向相交肋冷卻結(jié)構(gòu)的燃?xì)馔钙饺~片，包括一體化成型的葉身I和葉根平臺2，葉身I的內(nèi)部設(shè)置有冷卻腔室3，冷卻腔室3由葉身I的壓力面和吸力面，以及前緣4和尾緣5圍設(shè)而成，且在前緣4上開設(shè)有若干前緣氣膜冷卻孔401，在尾緣5上開設(shè)有若干尾緣出氣孔501，葉身I的頂部設(shè)置有頂板6，頂板6上開設(shè)有若干葉頂氣膜冷卻孔601，葉根平臺2的中心處開設(shè)有與相連通的進(jìn)氣口 ；
[0029]葉身I壓力面的內(nèi)表面和吸力面的內(nèi)表面之間通過若干縱向間隔設(shè)置的隔板相連，且設(shè)置在冷卻腔室3中心處的第一隔板9將葉根平臺2中心處的進(jìn)氣口分成兩部分；設(shè)置在冷卻腔室3中心處的第一隔板9左右兩側(cè)的隔板一端與葉根平臺2相連另一端為伸出端，或者一端與頂板6相連另一端為伸出端，且與葉根平臺2相連的隔板和與頂板6相連的隔板間隔設(shè)置；
[0030]相鄰兩個(gè)隔板之間以及最右側(cè)隔板與尾緣5之間的葉身I壓力面的內(nèi)表面和吸力面的內(nèi)表面上均設(shè)置有若干平行布置的擾流肋7，且若干平行布置的擾流肋7之間通過縱向設(shè)置的縱向相交肋8貫穿。其中，擾流肋7和縱向相交肋8均為矩形肋片。優(yōu)選地，擾流肋7為斜向肋、V形肋或分離式V形肋。優(yōu)選地，擾流肋7為與氣流流動(dòng)方向具有一定夾角的肋片，該夾角的范圍為30°?45°，擾流肋7高度為0.5mm?1mm，且擾流肋7的寬度與高度保持一致。
[0031]優(yōu)選地，縱向相交肋8在若干平行布置的擾流肋7上至少布置一條，且