一种涡轮叶片内腔导流结构制造技术

本发明专利技术公开了一种涡轮叶片内腔导流结构，属于航空发动机技术领域，该一种涡轮叶片内腔导流结构，包括导流片一和导流片二，所述导流片一和导流片二的第一端分别设置于所述进气通道和出气通道内，所述导流片一和导流片二的第二端延第一方向延伸并向内侧弯曲。通过导流片一和导流片二的导流作用，以对冷却气体在进气通道流入出气通道的换向过程中，对冷却气体的流动进行引导，使冷却气体能够高速的在过渡区间内流动，以避免冷却气体在进气通道和出气通道的圆角位置产生旋涡而导致流速下降，从而提高了进气通道和出气通道在圆角位置的换热效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮叶片内腔导流结构


[0001]本专利技术属于航空发动机
，具体涉及一种涡轮叶片内腔导流结构。

技术介绍

[0002]涡轮前进口的温度控制对航空发动机的发展至关重要，尤其是需要提高航空发动机中涡轮前进口的温度，和涡轮前进口温度提高的发展相对应，需要更加先进的冷却技术，现有的发动机在设计时，为提升涡轮性能，保证叶片安全稳定工作，叶片通常设计成空心结构，冷却空气进入叶片内部空腔，与高温内腔壁面进行热交换后排出叶片内腔，以达到叶片降温的目的，此时为了延长冷却空气在内部空腔停留的时间，提升热交换效率，叶片内腔通常设计为蛇形通道，以使冷却空气在蛇形通道中与叶片内壁面进行充分的换热，最后从出口排出。
[0003]目前在叶片的蛇形通道转弯区域的设计中，除中间对两边空腔进行隔离的隔板外，无其他导流结构，这样，在通道弯头两侧角点位置容易形成旋涡，使得该区域冷却空气流动速度偏小，换热效率降低，导致叶片局部金属温度和热应力升高，叶片使用寿命降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种涡轮叶片内腔导流结构，以解决上述
技术介绍
中提出现有的涡轮叶片在使用过程中的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种涡轮叶片内腔导流结构，用于在冷却气体由所述内腔中的进气通道流入出气通道的过程中，对冷却气体的流动进行引导，所述导流结构包括：
[0006]导流片一和导流片二，所述导流片一和导流片二的第一端分别设置于所述进气通道和出气通道内，所述导流片一和导流片二的第二端延第一方向延伸并向内侧弯曲，且所述导流片一和导流片二的第二端位于所述内腔中的过渡区间内，所述导流片一和导流片二厚度分别为所述进气通道和出气通道宽度的10％
‑
20％。
[0007]优选的，所述导流片一和导流片二的圆弧半径分别为所述进气通道和出气通道厚度宽度的70％
‑
100％，且所述导流片一和导流片二的圆弧角在45
°‑
70
°
之间。
[0008]优选的，所述导流片一和导流片二的第一端分别位于所述进气通道和出气通道的中间位置。
[0009]优选的，所述导流片一和导流片二在第一端位置的切线同冷却气体在所述进气通道和出气通道的流入流出方向相平行。
[0010]优选的，所述导流结构还包括导流片三，所述导流片三为圆弧状板体，且所述导流片三的进气端设置于所述导流片一和导流片二之间，所述导流片三的出气端设置于所述导流片和所述内腔的底壁之间。
[0011]优选的，所述导流片三整体均处于所述过渡区间内。
[0012]优选的，所述导流片三的出气端朝向所述出气通道圆角的拐点位置。
[0013]优选的，所述导流片三和所述导流片一以及导流片二均不接触，且所述导流片三同所述导流片一和导流片二之间的最小间距为所述导流片三厚度的50％
‑
100％。
[0014]优选的，所述进气通道和出气通道的宽度相同，且所述导流片三的厚度为所述进气通道宽度的10％
‑
20％，所述导流片三的圆弧角在45
°‑
70
°
之间，所述导流片三的中心圆弧半径为所述进气通道宽度的70％
‑
100％。
[0015]优选的，所述导流片一、导流片二和导流片三的规格相同。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]本专利技术通过在涡轮叶片的内腔中增加导流结构，通过导流片一和导流片二的导流作用，以对冷却气体在进气通道流入出气通道的换向过程中，对冷却气体的流动进行引导，使冷却气体能够高速的在过渡区间内流动，以避免冷却气体在进气通道和出气通道的圆角位置产生旋涡而导致流速下降，从而提高了进气通道和出气通道在圆角位置的换热效率，在优选实施例中，通过增设导流片三，使进口通道圆角位置处的旋涡面积减少50％
‑
70％，相应换热效率提高150％，对应叶片壁面温度下降60℃。
附图说明
[0018]图1为现有涡轮叶片内腔结构示意图；
[0019]图2为现有涡轮叶片内腔内气体流动示意图；
[0020]图3为本专利技术内腔结构示意图一；
[0021]图4为本专利技术内腔结构示意图二；
[0022]图5为本专利技术内腔内气体流动示意图；
[0023]图6为现有涡轮叶片内气体流速和位置关系图；
[0024]图7为本专利技术内腔内气体流速和位置关系图。
[0025]图中：100、内腔；100a、开口端；100b、封闭端；101、底壁、102、侧壁；103、隔板；103a、固定端；103b、自由端；104、缺口；105、过渡区间；106、进气通道；107、出气通道；108、拐点；200、导流结构；201、导流片一；202、导流片二；203a、第一端；203b、第二端；204、导流片三；204a、进气端；204b、出气端。
具体实施方式
[0026]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。
[0027]参照图1，为现有涡轮叶片(以下简称叶片)剖面图，该叶片为空心结构，即该叶片具有一内腔100，具体的，该内腔100具有一底壁101和两侧壁102，该底壁101和两侧壁102共同围成一一端开口的中空区间，对应的，将该内腔100的开口和底壁101位置分别计为该内腔100的开口端100a和封闭端100b，并对应将内腔100中由开口端100a向封闭端100b的延伸方向记为第一方向(图中以箭头Y表示)，由右侧壁102向左侧壁102延伸方向记为第二方向(图中以箭头X表示)，使用时，冷却气体从开口端100a进入内腔100，冷却气体在内腔100内流动的过程中与叶片的内壁进行换热，最后从内腔100的开口端100a排出，通过冷却气体同
叶片内壁的换热并通过冷却气体的流动将涡轮叶片的热量带走，以达到对涡轮叶片降温的目的。
[0028]回到图1，继续对内腔100的组成进行说明，该叶片在内腔100内还设有一隔板103，该隔板103具有一固定端103a和一自由端103b，其固定端103a设置于内腔100的开口端100a，优选地，隔板103的固定端103a位于内腔100开口端100a的中间位置，自由端103b延第一方向延伸并同内腔100的底壁101间隔一定距离，以在隔板103自由端103b和内腔100底壁101之间形成一缺口104，并对应将内腔100中处于隔板103自由端103b和内腔100底壁101之间的空间记为过渡区间105(即图1中线A同内腔100底壁101所限定的区域)，回到图1，上述隔板103同内腔100的两侧壁102共同围成两延第一方向延伸的通道，两通道的开口端100a和封闭端1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮叶片内腔导流结构，用于在冷却气体由所述内腔中的进气通道流入出气通道的过程中，对冷却气体的流动进行引导，其特征在于：所述导流结构包括：导流片一和导流片二，所述导流片一和导流片二的第一端分别设置于所述进气通道和出气通道内，所述导流片一和导流片二的第二端延第一方向延伸并向内侧弯曲，且所述导流片一和导流片二的第二端位于所述内腔中的过渡区间内，所述导流片一和导流片二厚度分别为所述进气通道和出气通道宽度的10％
‑
20％。2.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片内腔导流结构，其特征在于：所述导流片一和导流片二的圆弧半径分别为所述进气通道和出气通道宽度的70％
‑
100％，且所述导流片一和导流片二的圆弧角在45
°‑
70
°
之间。3.根据权利要求1或2所述的一种涡轮叶片内腔导流结构，其特征在于：所述导流片一和导流片二的第一端分别位于所述进气通道和出气通道的中间位置。4.根据权利要求3所述的一种涡轮叶片内腔导流结构，其特征在于：所述导流片一和导流片二在第一端位置的切线同冷却气体在所述进气通道和出气通道的流入流出方向相平行。5.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片内腔导流结构，其特征在于：所述导流...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑献武，董奇，付晟，李洋，刘丽平，凌季，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：