空气动力型主体和用于冷却设置在热流体流动中的主体的方法技术

本发明专利技术涉及空气动力型主体和用于冷却设置在热流体流动中的主体的方法。所述主体沿中弧线从前缘延伸至后缘。主体包括设置在主体内侧的至少一个冷却剂供给室，其中，冷却剂供给室由主体壁界定，其中主体壁从中弧线的第一侧延伸至中弧线的第二侧并且在前缘上延伸，从而提供前缘壁部分。壁进一步包括面向冷却剂供给室的内表面和外表面。至少一个第一前缘冷却管道从内表面延伸至外表面且通过入口开口与冷却剂供给室流体连通并且通过排出开口到外表面上打开。入口开口设置在中弧线的第一侧，排出开口设置在中弧线的第二侧，并且前缘冷却管道设置在壁内侧且在壁内侧从中弧线的第一侧延伸至中弧线的第二侧，并由此在前缘区域中与中弧线相交。

An aerodynamic type body and method for cooling a body disposed in a hot fluid flow

The invention relates to an aerodynamic type body and a method for cooling a body disposed in a hot fluid flow. The main body extends along the middle arc from the leading edge to the rear edge. The subject includes at least one coolant supply chamber is arranged in the inner side of the main body, wherein the coolant supply chamber defined by the body wall, the second side of the main body from the first side wall extending in the arc to arc and in front on the extension, so as to provide the front part of the wall. The wall further includes an interior surface and an outer surface facing the coolant supply chamber. At least one first leading edge cooling pipe extends from the inner surface to the outer surface and is communicated in fluid communication with the coolant supply chamber through the inlet opening and opens through the discharge opening to the outer surface. The entrance opening is arranged in the first side of the arc discharge opening is arranged in the second side arc, second side and front side set the first cooling pipe extends in the inner wall and the inner wall of the arc in to the arc, and thus in the leading edge region of intersecting curve.

【技术实现步骤摘要】
空气动力型主体和用于冷却设置在热流体流动中的主体的方法
本公开涉及如在权利要求1中提出的空气动力型主体。本公开进一步涉及用于冷却设置在热流体流动中的主体的方法。
技术介绍
现有技术中已知的是在燃气涡轮发动机的热气流动中设置燃料喷射器。如例如在EP718470中所描述的，这样的喷射器通常可用在，而不限于，具有所谓的连续燃烧的燃气涡轮发动机的二次燃烧器阶段。在这种类型的燃气涡轮机中，空气从压缩机供给至燃烧室，在燃烧室处，空气与燃料混合，燃料在压缩空气中燃烧，部分地膨胀，并且进一步，燃料被喷射到来自前述涡轮机的部分膨胀的仍富氧的废气中。在这样的燃气涡轮机中，并且尤其是在随后的燃烧器中，进入燃烧器的氧化剂(即，部分膨胀的废气)具有超过燃料自燃温度的温度。也就是说，燃料将在某一点燃延迟时间之后，自发点燃。因此，至关重要的是在燃料点燃之前，在有限的时间范围内获得完全且均匀的燃料/氧化剂混合物。因此，需要将燃料喷射器装置直接放置在超过燃料的自燃温度的热流体流动中，并且因此暴露于极端温度。例如US2012/0272659公开了一种具有大体翼型状形状的燃料喷射器装置，其中翼型后缘具有横穿流动方向的波浪形形状，其中，波浪形空气动力学横截面在流向方向上从大体翼型形状主体的前缘发展到后缘。空气动力型燃料喷射器装置的其他示例性例子已经从US2012/0324863和US2012/0297777中变得已知。空气动力型主体的其他例子可以是运行叶片或静止轮叶翼型。通常，这样的主体沿中弧线从前缘延伸至后缘，且沿从前缘至后缘的它们的流向方向包括某一翼型厚度和弯度。通常，所述主体以适于主体周围的流动的特定方式成形，并且本领域技术人员将容易理解前缘和后缘的位置。例如，主体可以在前缘处呈现某一半径，同时后缘可设有显著更小的半径或者甚至实际上是尖锐边缘。又例如，至少对于亚音速应用，最大翼型厚度通常定位成更接近前缘而不是后缘。在该方面，本领域技术人员将总是很容易识别这样的空气动力型主体的预期主流动方向。如果它们预期用在涡轮发动机热工作流体流动中，则对于这样的装置来说有效冷却是关键需求。虽然例如冲击冷却已经证明是用于前缘冷却的适当冷却方法，但是其涉及显著高的冷却剂压降，并且因此需要在对应的高压下提供冷却剂的供给。在频繁应用的冷却方法中，冷却剂被排出到主体周围的工作流体流动中，并且因此需要在考虑到排出位置处的工作流体的压力加上所述压降的压力下提供冷却剂。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种用在热流体流动中的空气动力型主体。在一方面，所公开的主体预期、适于、构造且设置成用在涡轮发动机的，且尤其是燃气涡轮发动机的，热流体流动路径中。在本公开的一方面，空气动力型主体应当被公开以便为主体提供充分的冷却。在更具体的方面，应当为前缘提供充分冷却。在又更具体的方面，冷却应当被设置成以便与低的冷却剂压降有关，特别是在与冲击冷却相比时。在另一方面，应尽可能均匀地提供冷却，特别是在前缘处，且特别是沿着主体的跨度范围。如将理解的，主体的跨度范围是沿其主体的由中弧线和翼型厚度限定的横截面交错的范围。将理解，跨度范围在一方面可以是直的，但在其他方面可以是弯的、有角度的或其他形状的。将理解，交错的横截面可以是相同的或从一个横截面到相邻的横截面有最大的差异。主体可以是翼型形状的，在这种情况下，前缘和后缘呈现大致线的形状。在其他方面，主体可以是例如水滴型或锥形的，在这种情况下，前缘和/或后缘变成圆整的或尖的末端。在本公开的具体方面，主体是燃料喷射器装置。在本公开的进一步更具体的方面，主体是用在燃气涡轮发动机的连续燃烧室(即，在至少一个在先燃烧室和膨胀涡轮机的下游)中的燃料喷射器装置。在进一步的方面，将提供一种用于冷却设置在热流体流动中的主体的方法。这通过在权利要求1中提出的主题，以及进一步在独立方法权利要求中提出的主题实现。本公开的主题的进一步效果和优点，无论是否明确提及，均将根据以下提供的公开内容变得明显。因此，公开的是一种用在热流体流动中的空气动力型主体，主体在其横截面方面中沿中弧线从前缘延伸至后缘。主体包括设置在主体内侧且尤其邻近前缘的至少一个冷却剂供给室。冷却剂供给室由主体壁朝向主体的外部界定，其中，主体壁从中弧线的第一侧延伸至中弧线的第二侧并且在前缘上延伸，从而提供前缘壁部分。壁进一步包括面向冷却剂供给室的内表面，以及外表面。至少一个第一前缘冷却管道从内表面延伸到外表面，并且通过入口开口与冷却剂供给室流体连通，且通过排出开口到外表面上打开。入口开口设置在中弧线的第一侧，排出开口设置在中弧线的第二侧，并且冷却管道设置在壁内侧，并且在壁内侧从中弧线的第一侧延伸至中弧线的第二侧，并由此在壁的前缘区域中与中弧线相交。在具体实施例中，至少一个第一前缘冷却管道设置在主体的横截面方面中，借此所述横截面方面尤其至少基本上垂直于跨度范围截取。进一步，在具体实施例中，至少一个第一前缘冷却通道通常遵循主体的前缘轮廓，并且更具体地主体的外轮廓，其从中弧线的第一侧至中弧线的第二侧且在前缘上延伸。至少一个冷却通道可以设置在主体的紧密遵循主体的外轮廓的壁中。所述类型的冷却通道在本领域中经常被称为近壁冷却通道。通过引导冷却剂通过所述近壁冷却通道来冷却主体经常被称为近壁冷却。因此，一种冷却设置在热流体流动中的主体的方法包括通过至少一个第一前缘冷却管道引导冷却剂流动从冷却剂供给室流到主体的外表面，从入口开口流到排出开口。更一般地说，公开了一种用于冷却设置在热流体流动中的主体的方法，主体沿中弧线从前缘延伸至后缘，主体壁设置成从中弧线的第一侧延伸至中弧线的第二侧，并且在前缘上延伸，并且由此提供主体的前缘壁部分。壁包括暴露于热流体流动的外表面。所述方法包括提供至少一个第一前缘冷却剂流动并且引导该第一前缘冷却剂流动通过壁，其中，该第一前缘冷却剂流动在壁内侧从中弧线的第一侧被引导至中弧线的第二侧，并由此穿过主体的前缘壁部分并且在前缘区域中与中弧线相交。在提供根据本公开的前缘冷却管道时并且在引导冷却剂通过所述冷却通道时导致优异的前缘冷却，同时最小化冷却剂消耗。与此相对，例如，前缘的薄膜冷却，在单个冷却通道中提供的单个冷却剂流动为在主体的横截面方面中的主体的整个前缘区域提供冷却。在这个程度上，前缘冷却管道可以从入口开口延伸至排出开口，跨过至少90度且在更具体的实施例中至少是120度、至少140度、或者至少160度的角度。因此，前缘冷却剂流动沿延伸跨过至少所述角度的弯曲流动路径被引导。此外，在冷却剂从前缘下游被排出时，排出位置处的压力低于前缘处或接近前缘处的滞留点压力。因此，冷却剂供给压力要求与其中冷却剂在前缘处或接近前缘处排出的冷却剂技术(正如例如利用前缘的薄膜冷却的情况一样)相比更低。因此可以增强涡轮发动机的效能。在本方法的更具体的方面，第一前缘冷却剂流动从设置在主体内侧的冷却剂供给室被提供给第一前缘冷却管道，通过其第一前缘冷却剂流动在壁内被引导，并且第一前缘冷却剂流动在中弧线的第一侧被提供给第一前缘冷却管道，并且第一前缘冷却剂流动在壁的外表面上且在中弧线的第二侧被排出。前缘冷却剂流动从冷却剂供给室提供。在本文中公开的主题的另外的方面中，第二前缘冷却管道设置成通过在壁的内表面中的入口开口与冷却剂供给室流体连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用在热流体流动中的空气动力型主体(1)，所述主体(1)沿中弧线(100、200)从前缘(11)延伸至后缘(12)，所述主体包括设置在所述主体内侧的至少一个冷却剂供给室(101)，其中，所述冷却剂供给室由主体壁界定，其中，所述主体壁从所述中弧线(100、200)的第一侧延伸至所述中弧线(100、200)的第二侧并且在所述前缘(11)上延伸，从而提供前缘壁部分，所述壁进一步包括面向所述冷却剂供给室(101)的内表面及外表面，其中，至少一个第一前缘冷却管道(20)从所述内表面延伸至所述外表面并且通过入口开口(21)与所述冷却剂供给室(101)流体连通，并且通过排出开口(22)到所述外表面上打开，其特征在于，所述入口开口(21)设置在所述中弧线(100、200)的第一侧，所述排出开口(22)设置在所述中弧线(100、200)的第二侧，并且所述前缘冷却管道(20)设置在所述壁内侧并且在所述壁内侧从所述中弧线(100、200)的所述第一侧延伸到所述中弧线(100、200)的所述第二侧，并由此在前缘(11)区域中与所述中弧线(100、200)相交。

【技术特征摘要】
2015.11.13 EP 15194429.51.一种用在热流体流动中的空气动力型主体(1)，所述主体(1)沿中弧线(100、200)从前缘(11)延伸至后缘(12)，所述主体包括设置在所述主体内侧的至少一个冷却剂供给室(101)，其中，所述冷却剂供给室由主体壁界定，其中，所述主体壁从所述中弧线(100、200)的第一侧延伸至所述中弧线(100、200)的第二侧并且在所述前缘(11)上延伸，从而提供前缘壁部分，所述壁进一步包括面向所述冷却剂供给室(101)的内表面及外表面，其中，至少一个第一前缘冷却管道(20)从所述内表面延伸至所述外表面并且通过入口开口(21)与所述冷却剂供给室(101)流体连通，并且通过排出开口(22)到所述外表面上打开，其特征在于，所述入口开口(21)设置在所述中弧线(100、200)的第一侧，所述排出开口(22)设置在所述中弧线(100、200)的第二侧，并且所述前缘冷却管道(20)设置在所述壁内侧并且在所述壁内侧从所述中弧线(100、200)的所述第一侧延伸到所述中弧线(100、200)的所述第二侧，并由此在前缘(11)区域中与所述中弧线(100、200)相交。2.根据权利要求1所述的主体(1)，其特征在于，第二前缘冷却管道(30)被设置成通过在所述壁的所述内表面中的入口开口(31)与所述冷却剂供给室(101)流体连通并且通过排出开口(32)到所述外表面上打开，其中，所述入口开口(31)设置在所述中弧线(100、200)的所述第二侧，所述排出开口(32)设置在所述中弧线(100、200)的所述第一侧，并且所述第二前缘冷却管道(30)设置在所述壁内侧并且在所述壁内侧从所述中弧线(100、200)的所述第二侧延伸至所述中弧线(100、200)的所述第一侧，并由此在前缘(11)区域中与所述中弧线(100、200)相交。3.根据两个前述权利要求中的任一项所述的主体(1)，其特征在于，大量第一前缘冷却管道(20)和第二前缘冷却管道(30)沿所述主体的跨度范围(2)交替地布置。4.根据前述权利要求所述的主体(1)，其特征在于，所述前缘壁部分的内表面沿所述主体(1)的跨度范围(2)是波浪形的，其中，凸起的位置对应于前缘冷却管道(20、30)的位置。5.根据前述权利要求中的任一项所述的主体(1)，其特征在于，所述主体(1)的所述壁包括设置在所述中弧线(100、200)的所述第一侧的第一侧壁部分、设置在所述中弧线(100、200)的所述第二侧的第二侧壁部分，每个侧壁部分均具有外表面，所述外表面构成所述主体(1)的外表面的一部分并且从所述前缘壁部分延伸至所述后缘(12)，侧壁冷却管道(40、50)，所述侧壁冷却管道设置在所述第一和第二侧壁部分中的至少一个中，所述侧壁冷却管道(40、50)通过设置在所述壁的内表面中的入口开口(41、51)与所述冷却剂供给室(101)流体连通并且延伸至设置在所述主体的外表面上的排出开口(42、52)，所述排出开口(42、52)相比所述入口开口(41、51)定位成更靠近所述后缘(12)，其中，尤其所述侧壁冷却管道(40、50)包括在所述侧壁部分内侧的至少基本上遵循所述主体(1)的外轮廓的部分。6.根据前述权利要求所述的主体(1)，其特征在于，包括第一大量前缘冷却管道(20、30)和第二大量侧壁冷却管道(40、50)，其中，所述第一大量前缘冷却管道数量多于设置在所述第一和第二侧壁部分中的任一个内的所述第二大量侧壁冷却管道。7.根据前述权利要求中的任一项所述的主体(1)，其特征在于，所述后缘(12)沿所述主体的所述跨度范围(2)被设置成波浪形的，并且其中，尤其所述前...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·拜布泽恩科，S·米尼科夫，D·佩特伦恩，A·斯特森科，M·T·毛雷，K·洛伊弗，
申请(专利权)人：安萨尔多能源英国知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB