The invention relates to a cooling structure for improving the cooling effect of a turbine, including an air film hole arranged on the turbine blade and the turbine end wall, a fin like protrusion corresponding to the air film hole is arranged at the upstream of the outlet of the air film hole along the main flow direction, one side of the fin like protrusion facing the main flow direction is the windward side, and the other side of the back facing the main flow direction is the back pressure surface The windward side and the back pressure side are both circular arc surfaces. The fin like protrusion is arranged on the surface of the turbine blade or the wall surface of the turbine end wall. The protrusion height of the fin like protrusion is h = 0.5d-2d, the flow direction length is L = 1d-2d, the development width is w = 1d-2d, and the distance between the corresponding film hole outlet s = 0.5d-5d, wherein D is the development width of the film hole corresponding to the fin like protrusion. The fin like bulge in the cooling structure is simple in structure, convenient in processing, low in process requirements and production cost, and can improve the overall effect of film cooling.
【技术实现步骤摘要】
一种用于改善涡轮冷却效果的冷却结构
本专利技术涉及涡轮冷却领域,具体涉及一种用于改善涡轮冷却效果的冷却结构。
技术介绍
气膜冷却是广泛应用在涡轮机(航空发动机和燃气轮机等)叶片上的冷却技术,即从压气机中部或者末级抽取高压冷气输运到涡轮叶片内部冷却通道7,参考图1所示,冷气通过强化对流换热将叶片内部一部分热量带走,一部分冷气从涡轮叶片2或者涡轮端壁1上的气膜孔流出,冷气由于流动的作用会粘附在涡轮叶片2表面附近,形成温度较低的冷气层,从而起到良好的高温隔离作用并使叶片不被高温燃气烧蚀。自20世纪90年代以来,人们对气膜孔的研究方向开始由圆形孔转向各类异形孔及各类改善流动的结构(例如加入弧形、方形扰流板等),这些孔都是在一定程度上会减弱冷却气对于主流的穿透的能力并且改善冷气出流的覆盖效果。针对气膜孔出口处上游扰流结构对流动涡结构的影响进行的分析研究,发现主流气体由于扰流结构的作用会在气膜孔出口附近形成二次流肾型涡,从而减少了冷气的射流穿透,影响气膜孔的冷却效率。因此,提出了不同形状的气膜孔上游结构并详细分析其流动特征。申请号为201721095167.6的中国专利技术专利公开了“一种改善冷却效果的新结构”,由于在气膜孔出口处增加了整流罩的结构,冷却气流经过后更加不容易穿透主流气体,从而能够提高气膜冷却效果。申请号为201510993385.0的中国专利技术专利公开了“一种提高组件外部冷却效果的上游结构”,通过在端壁壁面上气膜孔出口上游增加两个长条形凸台结构,改善气膜孔冷气出流的展向分布及其均匀性,可有效地提高气膜冷 ...
【技术保护点】
1.一种用于改善涡轮冷却效果的冷却结构,包括设置在涡轮叶片(2)和涡轮端壁(1)上的气膜孔,其特征在于:在气膜孔出口沿主流流向的上游设置有与该气膜孔相对应的类鳍型凸起(7),所述类鳍型凸起(7)迎着主流来流方向的一侧为迎风面(71)、背对着主流来流方向的一侧为背压面(72),所述迎风面(71)和背压面(72)都为圆弧面,所述类鳍型凸起(7)设置在涡轮叶片(2)表面或涡轮端壁(1)壁面上,所述类鳍型凸起(7)的凸起高度H=0.5D~2D,流向长度L=1D~2D,展向宽度W=1D~2D,且与相对应的气膜孔出口之间的距离S=0.5D~5D,其中D为与类鳍型凸起(7)对应的气膜孔的展向宽度。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种用于改善涡轮冷却效果的冷却结构,包括设置在涡轮叶片(2)和涡轮端壁(1)上的气膜孔,其特征在于:在气膜孔出口沿主流流向的上游设置有与该气膜孔相对应的类鳍型凸起(7),所述类鳍型凸起(7)迎着主流来流方向的一侧为迎风面(71)、背对着主流来流方向的一侧为背压面(72),所述迎风面(71)和背压面(72)都为圆弧面,所述类鳍型凸起(7)设置在涡轮叶片(2)表面或涡轮端壁(1)壁面上,所述类鳍型凸起(7)的凸起高度H=0.5D~2D,流向长度L=1D~2D,展向宽度W=1D~2D,且与相对应的气膜孔出口之间的距离S=0.5D~5D,其中D为与类鳍型凸起(7)对应的气膜孔的展向宽度。
2.根据权利要求1所述的冷却结构,其特征在于:所述类鳍型凸起(7)的迎风面(71)直径R1=2D~10D,背压面(72)直径R2=0.1R1~0.5R1。
3.根据权利要求1所述的冷却结构,其特征在于:所述类鳍型凸起(7)位于其对应的气膜孔出口正上游。
技术研发人员:赵锦杰,赵连会,何磊,
申请(专利权)人:上海电气燃气轮机有限公司,
类型:发明
国别省市:上海;31
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