一种用于涡轮叶片前缘的内部冷却结构

技术特征：
1.一种用于涡轮叶片前缘的内部冷却结构，其特征在于，包括冷却腔室(3)、若干旋流喷嘴(2)、旋流腔室(1)、若干弯曲肋片(4)以及出口(5)；所述冷却腔室(3)和所述旋流腔室(1)通过所述若干喷嘴(2)相连接，并沿所述旋流腔室(1)的切向布置，冷却剂(6)从所述冷却腔室(3)的叶根侧流入，通过所述旋流喷嘴(2)后切向流入所述旋流腔室(1)中，并形成旋流；在所述旋流腔室(1)内布置等间距弯曲肋片(4)。2.根据权利要求书1所述的一种用于涡轮叶片前缘的内部冷却结构，其特征在于，所述冷却腔室(3)的截面近似为矩形，压力侧和吸力侧的轮廓与叶片相似。3.根据权利要求书1所述的一种用于涡轮叶片前缘的内部冷却结构，其特征在于，所述旋流喷嘴(4)的间距p布置相等。4.根据权利要求书3所述的一种用于涡轮叶片前缘的内部冷却结构，其特征在于，所述旋流喷嘴(4)的横截面为矩形，长宽比b/e＝3-5，位于靠近叶片压力面与旋流腔室(1)圆弧段相切的位置。5.根据权利要求书1所述的一种用于涡轮叶片前缘的内部冷却结构，其特征在于，所述旋流腔室(1)近似为半圆柱形，前端轮廓与叶片前缘相似，并沿叶高方向布置在叶片前缘位置。6.根据权利要求书1所述的一种用于涡轮叶片前缘的内部冷却结构，其特征在于，所述弯曲肋片(4)的肋高宽比h/a＝0.5-1.5，布置间距p1相等。7.根据权利要求书1所述的一种用于涡轮叶片前缘的内部冷却结构，其特征在于，所述弯曲肋片(4)沿周向方向在角度β范围内布置在整个旋流腔室(1)的前端并与前缘壁面贴合，β＝150
°‑
100
°
，其初始截面为矩形，在肋的上表面处设有半径为r1＝0.25a-0.5a的圆角，在肋的下表面棱边处设有半径为r2＝0.2a-0.5a的圆角，而肋的起始端和终止端则设半径为r3＝0.5a-1a的圆角。8.根据权利要求书1所述的一种用于涡轮叶片前缘的内部冷却结构，其特征在于，所述出口(5)的截面为矩形，位于旋流腔室(1)末端后表面的中间位置。

技术总结
本发明公开了一种用于燃气轮机涡轮叶片前缘内部旋流冷却的结构，包括旋流腔室、旋流喷嘴、冷却腔室、弯曲肋片以及出口。所述旋流腔室轮廓与前缘相似，沿叶高方向布置在叶片前缘，所述旋流喷嘴的横截面为矩形，沿旋流腔室的切向布置，并与所述冷却腔室相连接，在所述旋流腔室内布置等间距弯曲肋片。冷却剂从所述冷却腔室的叶根侧流入，通过所述旋流喷嘴后切向流入所述旋流腔室中，并形成旋流。本发明摒弃了传统旋流腔室的圆柱形结构，而采用近似的半圆柱形，其前端与叶片前缘相似，在一定程度上使内冷通道的结构更加紧凑；为了进一步提高冷却效率，在旋流腔室内部布置弯曲肋片，增加有效换热面积的同时改善了旋流腔室内冷却剂的分布；本发明具有换热性能好、压力损失低、温度分布均匀、热应力小，工况适应范围广等特点，可用于燃气轮机以及航空发动机透平叶片前缘的内部冷却中。的内部冷却中。


技术研发人员：周乐平 张辉 李莉 韩少华 张润生 宋媛媛 霍天祎 邢江江 孙鹏华 安娜 郭泰然 贾亦斌
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2022.09.05
技术公布日：2022/11/11