一种减弱燃气轮机动叶前缘旋流冷却冷气回流的结构制造技术

本发明专利技术涉及一种冷气回流结构，具体地说，涉及一种减弱燃气轮机动叶前缘旋流冷却冷气回流的结构。其包括收敛式进气腔室，收敛式进气腔室设置为一端较大、另一端较小的楔形，收敛式进气腔室底端的一侧固定连接有若干旋流喷嘴。本发明专利技术设计通过将原有长方体进气腔室改造成为收敛式的进气腔室，为进气腔室中冷气提供了流向喷嘴侧的分速度，促进冷气流入旋流腔室，从而抑制因动叶片高速旋转所引起的旋流腔室内冷气的回流，加强了上游旋流喷嘴射流对旋流腔室壁面的冲刷，增强了旋流冷却的冷却效果，同时进气腔室通流面积沿着下游方向逐渐减小，冷气流速逐渐提升，对旋流腔室壁面的冲击作用增强，旋流冷却性能进一步提升。旋流冷却性能进一步提升。旋流冷却性能进一步提升。

【技术实现步骤摘要】
一种减弱燃气轮机动叶前缘旋流冷却冷气回流的结构


[0001]本专利技术涉及一种冷气回流结构，具体地说，涉及一种减弱燃气轮机动叶前缘旋流冷却冷气回流的结构。

技术介绍

[0002]为了满足燃气轮机效率的不断提升，涡轮进口燃气温度需要逐渐升高。目前燃气温度已经远超过了叶片材料所能承受的极限，通过研究表明，涡轮进口燃气温度每升高20℃，其中8℃得益于叶片材料的发展与进步，而其余12℃则来自于叶片冷却方式的提升，叶片冷却方式的进步对于实现叶片安全，燃气轮机高效稳定的运行至关重要，特别是第一级叶片的前缘位置受到高温燃气的直接冲击，所处的环境最为恶劣，对叶片冷却的要求最高。
[0003]目前针对于叶片前缘位置常用的冷却方式有冲击冷却与气膜冷却，但冲击冷却受到内部冷气横流的影响较为严重，导致冷却不均的现象比较明显，而气膜冷却常常受到气膜孔堵塞以及应力集中的困扰，最近，另一种叶片前缘冷却方式旋流冷却由于其较高的冷却性能以及较强的冷却均匀性逐渐得到了越来越多人的关注，现有旋流冷却结构主要由长方体进气腔室，一组旋流喷嘴以及旋流腔室所构成，旋流喷嘴切向布置于长方体进气腔室以及旋流腔室一侧，并将旋流腔室以及长方体进气腔室所连接，冷气从长方体进气腔室进入后通过一组切向布置的旋流喷嘴流入旋流腔室之中，沿着旋流腔室壁面形成了高速的旋转流动，对壁面进行强烈的冲刷，最终形成高效的冷却效果。
[0004]目前，旋流冷却在静叶片中展现出了高效的冷却能力，但是在动叶片中略有不足，由于燃气轮机动叶片在工作的过程中处于高速的旋转状态，内部冷气受到强烈的离心力作用，导致冷气不断向下游聚集，旋流腔室下游冷气的压力高于上游，在这种较高压差的驱使作用下冷气会发生回流并从上游喷嘴流入长方体进气腔室中，这便导致上游旋流腔室壁面不能得到冷气的冲刷，不能得到较好的冷却。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种减弱燃气轮机动叶前缘旋流冷却冷气回流的结构，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种减弱燃气轮机动叶前缘旋流冷却冷气回流的结构，包括收敛式进气腔室，所述收敛式进气腔室设置为一端较大、另一端较小的楔形，所述收敛式进气腔室底端的一侧固定连接有若干旋流喷嘴，所述旋流喷嘴的数量设置为九个，九个所述旋流喷嘴并列设置在收敛式进气腔室底端的一侧，所述旋流喷嘴的底端固定连接有旋流腔室。
[0007]作为本技术方案的进一步改进，所述收敛式进气腔室的一端开设有进气口，所述旋流腔室远离进气口的一端开设有出气口。
[0008]作为本技术方案的进一步改进，所述旋流喷嘴将旋流腔室和收敛式进气腔室连通起来。
[0009]作为本技术方案的进一步改进，所述收敛式进气腔室的一端截面和另一端截面均设置为正方形，靠近所述进气口一端截面的尺寸大于另一端截面的尺寸。
[0010]作为本技术方案的进一步改进，所述收敛式进气腔室内壁的一侧和旋流喷嘴内壁的一侧平滑连接，所述旋流喷嘴内壁的一侧和旋流腔室内壁的一侧平滑连接。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0012]该减弱燃气轮机动叶前缘旋流冷却冷气回流的结构中，通过将原有长方体进气腔室改造成为收敛式的进气腔室，为进气腔室中冷气提供了流向喷嘴侧的分速度，促进冷气流入旋流腔室，从而抑制因动叶片高速旋转所引起的旋流腔室内冷气的回流，加强了上游旋流喷嘴射流对旋流腔室壁面的冲刷，增强了旋流冷却的冷却效果，同时进气腔室通流面积沿着下游方向逐渐减小，冷气流速逐渐提升，对旋流腔室壁面的冲击作用增强，旋流冷却性能进一步提升。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的旋流冷却机构的结构示意图；
[0014]图2为专利技术的旋流冷却机构的剖面结构示意图；
[0015]图3为专利技术的现有的旋流冷却机构的结构示意图；
[0016]图4为专利技术的现有的旋流冷却机构的剖面结构示意图；
[0017]图5为专利技术的旋流冷却结构喷嘴中心纵截面流线分布图；
[0018]图6为专利技术的现有旋流冷却结构喷嘴中心纵截面流线分布图；
[0019]图7为专利技术的数值模拟计算主要流程图；
[0020]图8为专利技术的旋流冷却结构喷嘴和现有旋流冷却结构喷嘴流量分布图。
[0021]图中各个标号意义为：
[0022]1、长方体进气腔室；2、旋流喷嘴；3、旋流腔室；4、收敛式进气腔室。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0025]实施例1
[0026]请参阅图1
‑
图8所示，本实施例提供一种减弱燃气轮机动叶前缘旋流冷却冷气回流的结构，包括收敛式进气腔室4，收敛式进气腔室4设置为一端较大、另一端较小的楔形，为了加强气流对旋流腔室3侧壁的冲击，所以将收敛式进气腔室4设置为楔形，在气流经过进气口进入收敛式进气腔室4之后流速逐渐加快，再经过旋流喷嘴2进入旋流腔室3，相比于
传统的长方形的长方体进气腔室1，降温效果更好，收敛式进气腔室4底端的一侧固定连接有若干旋流喷嘴2，旋流喷嘴2用于连通旋流腔室3和收敛式进气腔室4，便于收敛式进气腔室4中的冷气传输至旋流腔室3的内部，旋流喷嘴2的底端固定连接有旋流腔室3，旋流腔室3用于容纳冷气的冲击，将旋流腔室3外壁上吸收的温度给吸收掉，实现通过改变。
[0027]本实施例中，冷气从收敛式进气腔室4入口进入，通过切向布置的旋流喷嘴2流入旋流腔室3当中，沿着旋流腔室3壁面形成高速的旋转流动从而对叶片进行冷却，在动叶高速旋转的过程当中会产生较高的离心力作用，在离心力的驱使作用下冷气向旋流腔室3下游聚集，旋流腔室3下游压力升高，在旋流腔室3下游与上游压差的作用下冷气会发生回流，回流的冷气将会阻碍上游冷气进入旋流腔室3中，收敛式进气腔室4的左侧壁面与顶部壁面为收敛式进气腔室4中的冷气提供了流向旋流喷嘴2一侧的分速度，促进冷气流向旋流腔室3中，从而抑制了旋流腔室3内回流冷气的影响，加强了上游冷气对旋流腔室3 壁面的冲刷，提高了旋流冷却的冷却效果，此外，收敛式进气腔室4促使冷气沿着下游方向流速增加，对旋流腔室3壁面的冲刷作用提升，旋流冷却的性能进一步增强。
[0028]对本改进结构进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减弱燃气轮机动叶前缘旋流冷却冷气回流的结构，其特征在于：包括收敛式进气腔室(4)，所述收敛式进气腔室(4)设置为一端较大、另一端较小的楔形，所述收敛式进气腔室(4)底端的一侧固定连接有若干旋流喷嘴(2)，所述旋流喷嘴(2)的数量设置为九个，九个所述旋流喷嘴(2)并列设置在收敛式进气腔室(4)底端的一侧，所述旋流喷嘴(2)的底端固定连接有旋流腔室(3)。2.根据权利要求1所述的减弱燃气轮机动叶前缘旋流冷却冷气回流的结构，其特征在于：所述收敛式进气腔室(4)的一端开设有进气口，所述旋流腔室(3)远离进气口的一端开设有出气口。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪伟，陈颖，高银峰，杜长河，
申请(专利权)人：吉林建筑科技学院，
类型：发明
国别省市：