[發(fā)明專利]基于雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的渦輪葉片尾緣冷卻結(jié)構(gòu)及其尾跡控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110434607.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113107611B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹明磊;徐驚雷;黃帥;俞凱凱;潘睿豐;張玉琪;成前
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F01D5/18
• 分類號(hào): F01D5/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張寧馨

1.基于雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的渦輪葉片尾緣冷卻結(jié)構(gòu)，包括渦輪葉片本體，所述渦輪葉片本體整體呈弧形狀，具有葉盆側(cè)和葉背側(cè)，所述渦輪葉片內(nèi)部中空具有葉片中區(qū)，所述渦輪葉片本體的兩側(cè)設(shè)有多個(gè)氣膜孔，連通外部與所述葉片中區(qū)；其特征在于，在所述渦輪葉片本體的尾緣位置處，其內(nèi)部還設(shè)有所述雙喉道氣動(dòng)矢量噴管，所述雙喉道氣動(dòng)矢量噴管通過(guò)導(dǎo)管引入高壓冷氣，其中，

所述雙喉道氣動(dòng)矢量噴管包括噴管本體，所述噴管本體的內(nèi)流道按照流體流向依次設(shè)置有：噴管進(jìn)口、一喉道前部等直段、一喉道前部收斂段、一喉道、二喉道前部擴(kuò)張段、二喉道前部收斂段和噴管出口；在所述一喉道的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)次流通道，其中一個(gè)次流通道靠近所述葉盆側(cè)，另外一個(gè)次流通道靠近葉背側(cè)；

所述導(dǎo)管包括主流導(dǎo)管和次流導(dǎo)管，所述主流導(dǎo)管連通所述渦輪葉片的葉片中區(qū)與所述噴管進(jìn)口，將壓氣機(jī)的高壓冷氣引入所述葉片中區(qū)的內(nèi)流道中，所述次流導(dǎo)管連通所述兩個(gè)次流通道，將壓氣機(jī)的高壓冷氣引入所述噴管本體的內(nèi)流道中；

連通所述葉背側(cè)次流通道的次流導(dǎo)管上設(shè)有第一閥門(mén)，用以控制該側(cè)次流通道的開(kāi)關(guān)與閉合；連通所述葉盆側(cè)次流通道的次流導(dǎo)管上設(shè)有第二閥門(mén)，用以控制該側(cè)次流通道的開(kāi)關(guān)與閉合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的渦輪葉片尾緣冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述一喉道的面積根據(jù)所述雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的落壓比確定；所述噴管出口的出口高度由所述噴管出口的面積與葉片高度的比值確定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的渦輪葉片尾緣冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述噴管出口與所述渦輪葉片尾緣的出口截面平齊，所述噴管出口的軸向方向垂直于該出口截面，并且該出口截面的長(zhǎng)度為所述噴管出口高度的2至3倍。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的渦輪葉片尾緣冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙喉道氣動(dòng)矢量噴管與所述渦輪葉片為一體成型成型鑄造。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的渦輪葉片尾緣冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述次流通道中的流量流向與所述噴管本體內(nèi)流道中的流量流向存在夾角，該夾角為70°至140°。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的渦輪葉片尾緣冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述噴管出口的高度與所述一喉道的高度之比大于1。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的渦輪葉片尾緣冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述噴管進(jìn)口中的氣體壓力與葉片通道外流的氣體壓力的比值范圍為3至4，落壓比為4；次流引射量為3％，二次流注入角為120°。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的基于雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的渦輪葉片尾緣冷卻結(jié)構(gòu)的尾跡控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、首先關(guān)閉第一閥門(mén)和第二閥門(mén)，高壓冷氣進(jìn)入葉片中區(qū)，該高壓冷氣一部分經(jīng)過(guò)氣膜孔排出，冷卻渦輪葉片本體的內(nèi)外壁面，該高壓冷氣的另外一部分作為主流進(jìn)入噴管進(jìn)口；

步驟S2、打開(kāi)第一閥門(mén)或者打開(kāi)第二閥門(mén)，其中，當(dāng)打開(kāi)第一閥門(mén)時(shí)，高壓冷氣經(jīng)過(guò)葉背側(cè)的次流通道，在一喉道截面處匯入內(nèi)流道，該部分高壓冷氣為次流，次流沖擊主流，使得雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的出口射流向葉背側(cè)偏轉(zhuǎn)，高速射流使得尾跡向葉背側(cè)偏轉(zhuǎn)；

當(dāng)打開(kāi)第二閥門(mén)時(shí)，高壓冷氣經(jīng)過(guò)葉盆側(cè)的次流通道，在一喉道截面處匯入內(nèi)流道，該部分高壓冷氣為同樣為次流，該次流沖擊主流，使得雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的出口射流向葉盆側(cè)偏轉(zhuǎn)，高速射流使得尾跡向葉盆側(cè)偏轉(zhuǎn)。