一种新型铲斗型气膜冷却孔及其设计方法技术

本发明专利技术提出一种新型铲斗型气膜冷却孔及其设计方法，铲斗型气膜冷却孔截面形状由入口处的一段圆柱段逐渐通过展向和流向两个方向的扩张过渡为铲斗形状；从侧视方向看，所述气膜冷却孔的截面宽度由入口到出口为先不变后逐渐扩张；从俯视方向看，所述气膜冷却孔的展向宽度由入口到出口显著增大，并且出口面积大于入口面积；从所述气膜冷却孔出口的正上方向下看，冷却孔入口为椭圆形，出口为矩形。进行设计时，根据铲斗型气膜冷却孔几何参数之间相互制约关系，计算得到气膜孔的几何参数，能够获得显著的气膜冷却效果。气膜冷却块可以利用激光打孔一次成型，操作工艺简单，几何敏感度低，而且在展向覆盖区域内无死区，显著地改善气膜冷却效果。

【技术实现步骤摘要】
一种新型铲斗型气膜冷却孔及其设计方法
本专利技术涉及燃气涡轮发动机
，具体地说，是一种新型铲斗型气膜冷却孔及其设计方法，以满足燃气涡轮发动机热负荷要求。
技术介绍
为满足叶片热负荷冷却设计要求，圆柱形气膜孔最早运用于航空发动机叶片上，国内外针对圆柱形气膜孔进行了全面而又深入的研究。大量研究表明，圆柱形气膜孔能有效的防止涡轮叶片被高温燃气烧蚀，但圆柱形气膜孔冷气动量较为集中，容易穿透主流压迫，很难附着在涡轮叶片表面，而异型气膜孔能有效削弱冷气射流法向方向动量，从而获得更好的气膜冷却效果。通过设计更为合理的气膜孔几何结构，在相同或更少的冷气流量下实现更高的气膜冷却效果是现今异型气膜孔研究的重点和热点。Goldstein最先开始了异型气膜孔气膜冷却的研究，他们采用实验的方法研究了展向扩张角为10度的扩张型气膜孔下游气膜冷却效果，结果表明相对于圆柱型孔，在相同冷气质量流量下，扩张孔气膜覆盖面积较大，同时气膜冷却效果也得到显著提升。近年来，Thole等人基于红外技术测量了不同密度下，不同湍流度下的扩张型气膜孔绝热冷却效率。发现相比圆柱型气膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型铲斗型气膜冷却孔，其特征在于：所述气膜冷却孔截面形状由入口处的一段圆柱段逐渐通过展向和流向两个方向的扩张过渡为铲斗形状；从侧视方向看，所述气膜冷却孔的截面宽度由入口到出口为先不变后逐渐扩张；从俯视方向看，所述气膜冷却孔的展向宽度由入口到出口显著增大，并且出口面积大于入口面积；从所述气膜冷却孔出口的正上方向下看，冷却孔入口为椭圆形，出口为矩形。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型铲斗型气膜冷却孔，其特征在于：所述气膜冷却孔截面形状由入口处的一段圆柱段逐渐通过展向和流向两个方向的扩张过渡为铲斗形状；从侧视方向看，所述气膜冷却孔的截面宽度由入口到出口为先不变后逐渐扩张；从俯视方向看，所述气膜冷却孔的展向宽度由入口到出口显著增大，并且出口面积大于入口面积；从所述气膜冷却孔出口的正上方向下看，冷却孔入口为椭圆形，出口为矩形。


2.根据权利要求1所述一种新型铲斗型气膜冷却孔，其特征在于：所述气膜冷却孔加工于燃气涡轮发动机叶片的压力面和吸力面上。


3.根据权利要求2所述一种新型铲斗型气膜冷却孔，其特征在于：所述气膜冷却孔的中心线与叶片表面之间有夹角θ；所述气膜冷却孔入口为椭圆形，再经过圆柱段与气膜冷却孔的铲斗型结构相接；气膜冷却孔铲斗型结构入口具有四个顶点b1,b2,b3,b4，铲斗型结构出口具有四个顶点：a1,a2,a3,a4，对应点直线相连，形成气膜孔铲斗型结构侧壁面，侧壁面均为平面，平滑的由铲斗型结构入口过渡到出口。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刘存良，梁大鹏，张帅旗，张帆，李冰然，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61