一种用于涡轮叶片的气膜冷却复合孔结构及涡轮叶片的制作方法

技术特征：
1.一种用于涡轮叶片的气膜冷却复合孔结构，其特征在于，涡轮叶片包括气膜孔板(1)和设置在气膜孔板(1)上的热障涂层，在气膜孔板(1)内开有若干个复合气膜孔(4)，在热障涂层上开有哑铃型凹槽；复合气膜孔(4)包括连通的展向扩展段和直孔段(9)，直孔段(9)与涡轮叶片的内冷通道(12)连通，展向扩展段的出口与哑铃型凹槽连通。2.根据权利要求1所述的一种用于涡轮叶片的气膜冷却复合孔结构，其特征在于，哑铃型凹槽由若干个凹槽单胞(7)连接而成，凹槽单胞(7)的横截面为两个连接的梯形，该两个梯形公用短边，两个梯形连接处形成凹槽喉部。3.根据权利要求2所述的一种用于涡轮叶片的气膜冷却复合孔结构，其特征在于，展向扩展段的出口的前后缘与凹槽喉部平齐。4.根据权利要求1所述的一种用于涡轮叶片的气膜冷却复合孔结构，其特征在于，展向扩展段的直径从出口到与直孔段(9)连接的进口处，直径逐渐变小。5.根据权利要求1所述的一种用于涡轮叶片的气膜冷却复合孔结构，其特征在于，直孔段(9)直径为d
h
，长度为l1，l1大小为(2～10)d
h
；展向扩张段(8)长度为l2，l2大小为6d
h
；凹槽单胞(7)的长度与复合气膜孔(4)的展向间距相同，凹槽单胞(7)的长度为l，l取值范围为(3～5)d
h
；哑铃型凹槽的深度为s，s取值范围为(0.3～1.5)d
h
。6.根据权利要求5所述的一种用于涡轮叶片的气膜冷却复合孔结构，其特征在于，d
h
的取值范围为0.3～1.5mm。7.根据权利要求1所述的一种用于涡轮叶片的气膜冷却复合孔结构，其特征在于，复合气膜孔(4)的流向倾角为θ，θ取值范围为30
°
～60
°
。8.根据权利要求1所述的一种用于涡轮叶片的气膜冷却复合孔结构，其特征在于，展向扩张段(8)的展向扩张角为β，β取值范围为5
°
～15
°
。9.根据权利要求1所述的一种用于涡轮叶片的气膜冷却复合孔结构，其特征在于，哑铃型凹槽的侧边与主流夹角为α，α取值范围为60
°
～80
°
，主流方向垂直于哑铃型凹槽的中轴线。10.一种具有权利要求1～9任意一项所述哑铃形凹槽气膜冷却复合孔结构的涡轮叶片，其特征在于，在涡轮叶片压力面和吸力面均加工有哑铃形凹槽气膜冷却复合孔。

技术总结
本发明属于燃气轮机热端部件的传热与冷却技术领域，涉及一种用于涡轮叶片的气膜冷却复合孔结构，涡轮叶片包括气膜孔板和设置在气膜孔板上的热障涂层，在气膜孔板内开有若干个复合气膜孔，在热障涂层上开有哑铃型凹槽；复合气膜孔包括连通的展向扩展段和直孔段，直孔段与涡轮叶片的内冷通道连通，展向扩展段的出口与哑铃型凹槽连通。哑铃型凹槽的导向作用使得冷却气流可在凹槽内横向纵向均有扩散，射流动量被削弱，展向覆盖能力得到较大提升；此外，哑铃形凹槽改变了肾型涡对旋向，并在主流压迫作用下涡对向凹槽两侧发展，使得冷气射流更好的贴附壁面；气膜孔在出口含展向扩张段可进一步减小射流动量，加速气膜在槽内扩散，具有优异的冷却效果。异的冷却效果。异的冷却效果。


技术研发人员：李跃明 高俊 杨雄伟 柴怡君 耿谦
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2021.07.07
技术公布日：2021/9/7