一种燃气轮机透平冷却叶片的制作方法

1.本实用新型涉及一种燃气轮机透平叶片，具体涉及一种燃气轮机透平冷却叶片。


背景技术：

2.扰流器强化换热是通过壁面的扰流器扰动已经充分发展的边界层，进而减小热边界层厚度增加对流换热系数。扰流肋片是强化换热中最经典的一种扰流结构，肋片扰流器不仅增加了叶片冷却通道的有效换热面积，而且还引起了通道内部不同区域流体的强烈掺混，扰动边界层的发展从而提高换热效果。通道内安置肋片可以增强换热效率，但是同时随着肋片的插入冷气流动阻力也同时增大，发展新型的具有更好综合冷却和流动特性的扰流肋结构具有重要的理论研究意义和工程应用价值。


技术实现要素：

3.本实用新型目的是提供一种燃气轮机透平冷却叶片，该叶片在从叶根下部进气口进入的冷却气流流经大致位于叶根平台位置时，通过在中间隔板壁开进气口，同时，建立隔板和扰流肋中的冷却通道的方式，使一部分冷却气流经位于压力面和吸力面的扰流肋内部，改善扰流肋和隔板处的冷却效果。
4.具体采用如下技术方案来实现的：
5.一种燃气轮机透平冷却叶片，包括一体化成型的叶身和叶根平台，叶身的内部设置有内部冷却腔室，冷却腔室由叶身的压力面和吸力面，以及前缘和尾缘围设而成，且在前缘上开设有若干前缘气膜冷却孔，在尾缘上开设有若干尾缘出气孔，叶身的顶部设置有顶板，顶板上开设有若干叶顶气膜冷却孔；
6.叶身压力面的内表面和吸力面的内表面之间通过若干纵向间隔设置的隔板相连，且设置在冷却腔室内部的第一隔板将叶根平台下部的进气口分成依据叶片底部进气口数量设置的若干部分；第一隔板与前缘和尾缘间设置有限定气流流道面积和行走路径的其他隔板；最前侧隔板上设置有冲击孔，气流通过冲击孔进入最前缘腔室，再通过前缘气膜冷却孔进入主流；
7.第一隔板内部设置有向前缘方向输送冷却介质的第一隔板通道和向尾缘输送冷却介质的第二隔板通道；
8.相邻两个隔板之间以及最右侧隔板与尾缘之间的叶身压力面的内表面和吸力面的内表面上均设置有若干平行布置的扰流肋；扰流肋内部为中空结构，肋中通道与隔板通道为联通结构，除第一隔板外的其他隔板设置有用于连接隔板两侧扰流肋内通道的第三隔板通道；扰流肋内部气流在经过靠近前缘方向最后一排扰流肋后通过通道进入前缘腔室，在经过靠近尾缘方向最后一排扰流肋后进入布置有扰流装置的区域，后经过尾缘出气孔进入主流。
9.本实用新型进一步的改进在于，气流通过与气流方向夹角为锐角的第一孔入口和第二孔入口进入第一隔板通道和第二隔板通道。
10.本实用新型进一步的改进在于，扰流肋为与气流流动方向具有设定夹角的肋片，该夹角的范围为30
°
～45
°
。
11.本实用新型进一步的改进在于，扰流肋为w形肋。
12.本实用新型进一步的改进在于，扰流肋为v形肋。
13.本实用新型进一步的改进在于，扰流肋为间断的v形肋。
14.本实用新型进一步的改进在于，扰流肋沿肋高方向依据拔模方向设立，且在与叶片内壁面连接处倒圆角，在扰流肋顶部倒圆角。
15.本实用新型进一步的改进在于，工作时，冷却气流自叶根下部进气口进入后，在叶根平台高度附近，通过纵向设置的中间隔板内部通道，将部分气流输送至叶片顶部，通过与之相连的扰流肋内通道分别向前缘和尾缘方向扩散，构成了对隔板和扰流肋附近的再次冷却。
16.本实用新型至少具有如下有益的技术效果：
17.本实用新型提供的一种燃气轮机透平冷却叶片，通过在叶片内部隔板与扰流肋内部设置微小冷却通道，部分冷却气流通过自中间隔板进气口进入后，可流经每一根扰流肋，最后分别从前缘和尾缘进入主流，增加了隔板和扰流肋位置的局部冷却强化，使叶片表面温度更加均匀，进一步降低叶片表面局部温度梯度。
附图说明
18.图1为本实用新型的燃气透平叶片的纵向截面图；
19.图2为本实用新型的燃气透平叶片隔板内通道流动示意图；
20.图3为本实用新型的燃气透平叶片靠近前缘的最后一排扰流肋冷气出口汇入冲击腔室的流动示意图；
21.图4a为本实用新型的燃气透平叶片的一种扰流肋布置形式示意图，扰流肋为间断的v形肋；
22.图4b为本实用新型的燃气透平叶片的一种扰流肋布置形式示意图，扰流肋为v形肋；
23.图4c为本实用新型的燃气透平叶片的一种扰流肋布置形式示意图，扰流肋为w形肋。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：
25.如图1所示，本实用新型提供的一种燃气轮机透平冷却叶片，一体化成型的叶身1和叶根平台2，叶身1的内部设置有内部冷却腔室3，冷却腔室3由叶身1的压力面和吸力面，以及前缘4和尾缘5围设而成，且在前缘4上开设有若干前缘气膜冷却孔401，在尾缘5上开设有若干尾缘出气孔501，叶身1的顶部设置有顶板6，顶板6上开设有若干叶顶气膜冷却孔601。
26.叶身1压力面的内表面和吸力面的内表面之间通过若干纵向间隔设置的隔板相连，且设置在冷却腔室3内部的第一隔板7将叶根平台2下部的进气口分成依据叶片底部进气口数量设置的若干部分；第一隔板7与前缘4和尾缘5间设置有限定气流流道面积和行走
路径的其他隔板；最前侧隔板上设置有冲击孔 9，气流通过冲击孔9进入最前缘腔室10，再通过前缘气膜冷却孔401进入主流，第一隔板7内部设置有向前缘方向输送冷却介质的第一隔板通道701和向尾缘输送冷却介质的第二隔板通道702，相邻两个隔板之间以及最右侧隔板与尾缘5之间的叶身1压力面的内表面和吸力面的内表面上均设置有若干平行布置的扰流肋8；扰流肋8内部为中空结构，肋中通道与隔板通道为联通结构，除第一隔板外的其他隔板设置有用于连接隔板两侧扰流肋内通道的第三隔板通道 705；扰流肋内部气流在经过靠近前缘4方向最后一排扰流肋后通过通道12进入前缘腔室10，在经过靠近尾缘5方向最后一排扰流肋后进入布置有扰流装置 11的区域，后经过尾缘出气孔501进入主流。
27.在采用了本实用新型的叶片冷却方案后，冷却气流自叶根下部进气口进入后，在叶根平台高度附近，通过纵向设置的中间隔板内部通道，将部分气流输送至叶片顶部，通过与之相连的扰流肋内通道分别向前缘和尾缘方向扩散，构成了对隔板和扰流肋附近的再次冷却。
28.优选地，气流通过与气流方向夹角为锐角的第一孔入口703和第二孔入口 704进入第一隔板通道701和第二隔板通道702。
29.优选地，扰流肋8为与气流流动方向具有一定夹角的肋片，该夹角的范围为30
°
～45
°
。
30.优选地，扰流肋8为w形肋或v形肋或间断的v形肋。
31.优选地，扰流肋8沿肋高方向依据拔模方向设立，且在与叶片内壁面连接处倒圆角，在扰流肋顶部倒圆角。
32.附图1仅是所设计的内部结构的一种形式，在不偏离本实用新型意图的情况下，还可以有其他类型的内部结构，并不限定叶片内部仅有两个冷却腔室，在有其他冷却腔室存在时，亦是在每个冷却腔室的进气通道靠近平台高度位置设置有隔板内通道进气口，将隔板通道气流向上输送至相邻的每根扰流肋。而扰流肋也可有形状的变化，附图4a、4b和4c也只是其中的三种变化而已。
33.当介绍本实用新型的各实施例的元件时，冠词“一个”，“一种”，“该”和“所述”意图表示存在一个或多个该元件，用于“包括”，“包含”，和“具有”意图为包括性的，并且表示除了列出的元件之外，可存在另外的元件。
34.本实用新型中所述的具体实施案例仅是本实用新型意图的几种案例而已，不能用来限定本实用新型的实施范围，依本实用新型所做的其他等效变化均落在本实用新型的保护范围之内。