[發(fā)明專(zhuān)利]渦輪葉片及包括其的燃?xì)廨啓C(jī)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010734234.4
• 申請(qǐng)日: 2020-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111852574A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張正秋;徐克鵬;陳春峰;王文三;蔣旭旭;陳江龍;楊瓏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京全四維動(dòng)力科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F01D5/18
• 分類(lèi)號(hào): F01D5/18
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

一種渦輪葉片及包括其的燃?xì)廨啓C(jī)，其中渦輪葉片的內(nèi)部設(shè)置冷卻通道；所述渦輪葉片包括隔板和導(dǎo)流片；其中，隔板，設(shè)置于所述渦輪葉片內(nèi)部的冷卻通道內(nèi)，用于使所述冷卻通道形成蛇形通道冷卻結(jié)構(gòu)；其中，隔板末端的冷卻通道定義為轉(zhuǎn)彎區(qū)域；導(dǎo)流片，設(shè)置于所述冷卻通道內(nèi)的轉(zhuǎn)彎區(qū)域，用于將轉(zhuǎn)彎區(qū)域的冷卻空氣進(jìn)行至少三股分流。本發(fā)明在不增加總冷卻空氣量的情況下，對(duì)蛇形通道轉(zhuǎn)彎區(qū)域的冷卻空氣的流動(dòng)進(jìn)行更加精準(zhǔn)的控制，使其在該轉(zhuǎn)彎區(qū)域通道橫截面上的分布更加合理，更加可控，從而降低葉片冷卻通道轉(zhuǎn)彎區(qū)域冷卻空氣的壓力損失，改進(jìn)葉片的整體溫度分布和熱應(yīng)力水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種渦輪葉片及包括其的燃?xì)廨啓C(jī)。

背景技術(shù)

隨著燃?xì)廨啓C(jī)用戶(hù)對(duì)經(jīng)濟(jì)性要求的逐步提高，環(huán)保部門(mén)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)相關(guān)排放要求的進(jìn)一步加強(qiáng)，燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)壓比和燃燒溫度逐步提高，燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件，尤其是透平葉片冷卻設(shè)計(jì)面臨越來(lái)越高的挑戰(zhàn)。為了保證渦輪葉片安全可靠工作，需要對(duì)其進(jìn)行復(fù)雜的冷卻設(shè)計(jì)，以使葉片本體的溫度和應(yīng)力分布保持在合理的水平。

在渦輪葉片冷卻設(shè)計(jì)過(guò)程中，蛇形通道冷卻結(jié)構(gòu)作為對(duì)流冷卻和氣膜冷卻等冷卻方法的載體往往被大量采用。通過(guò)蛇形通道結(jié)構(gòu)可以在葉片內(nèi)部連續(xù)的布置冷卻結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)高溫葉片進(jìn)行冷卻，從而保證葉片處于合理的溫度水平。在葉片冷卻設(shè)計(jì)中，在最小的壓力損失下獲得最大的換熱效果往往是冷卻設(shè)計(jì)人員追求的目標(biāo)。但是蛇形通道冷卻結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)彎區(qū)域，由于低雷諾數(shù)效應(yīng)，冷卻空氣的粘性效應(yīng)強(qiáng)烈，冷卻空氣的邊界層很厚且易于分離，冷卻空氣在離心力作用下往往導(dǎo)致其在通道橫截面上分布不均勻，形成較強(qiáng)烈的二次旋渦流動(dòng)，從而造成冷卻空氣壓力的急劇損失和換熱效果的降低。已有的公知技術(shù)中，往往通過(guò)在該區(qū)域設(shè)置導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)來(lái)減小壓力損失，但是效果往往還不甚理想。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種渦輪葉片及包括其的燃?xì)廨啓C(jī)，以期至少部分地解決上述技術(shù)問(wèn)題中的至少之一。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案為：

作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種渦輪葉片，所述渦輪葉片的內(nèi)部設(shè)置冷卻通道；所述渦輪葉片包括隔板和導(dǎo)流片；其中，

隔板，設(shè)置于所述渦輪葉片內(nèi)部的冷卻通道內(nèi)，用于使所述冷卻通道形成蛇形通道冷卻結(jié)構(gòu)；其中，隔板末端的冷卻通道定義為轉(zhuǎn)彎區(qū)域；

導(dǎo)流片，設(shè)置于所述冷卻通道內(nèi)的轉(zhuǎn)彎區(qū)域，用于將轉(zhuǎn)彎區(qū)域的冷卻空氣進(jìn)行至少三股分流。

作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種燃?xì)廨啓C(jī)，包括如上述的渦輪葉片。

基于上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的渦輪葉片相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)至少具有如下有益效果之一：

(1)在靠近葉片冷卻通道轉(zhuǎn)彎區(qū)域，通過(guò)導(dǎo)流片將冷卻空氣進(jìn)行至少三股分流，使流動(dòng)狀態(tài)更加合理，減小了二次流生成，減小了流動(dòng)分離，從而有效減小壓力損失；

(2)冷卻通道轉(zhuǎn)彎區(qū)域冷卻空氣在冷卻通道橫截面上的分布可以通過(guò)導(dǎo)流片的位置進(jìn)行調(diào)整，從而使流動(dòng)換熱更加均勻，可有效降低渦輪葉片熱應(yīng)力水平；

(3)冷卻通道轉(zhuǎn)彎區(qū)域冷卻空氣通過(guò)至少三股分流，使壓力損失更小，因此可以用更低的壓力來(lái)進(jìn)行冷卻，從而提高燃?xì)廨啓C(jī)整體熱效率；

(4)通過(guò)本發(fā)明的應(yīng)用，避免了冷卻通道壁面厚度的急劇變化，減小了葉片使用過(guò)程中疏松缺陷的產(chǎn)生。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的立體示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)部冷卻通道截面示意圖；

圖3是圖2的A-A截面示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪靜子葉片的立體示意圖；