燃气透平叶片用扰流机构制造技术

本公开提供一种燃气透平叶片用扰流机构，包括间隔设置于叶片内的两个板状件，两个板状件之间形成由叶片的前缘向尾缘延伸的冷却流道；冷却流道内间隔设置有多个肋柱，至少一部分肋柱的背风侧设置有沿冷却流道的流向延伸的肋片，以对通过冷却流道的冷却气进行扰动，以降低冷却流道对冷却气的流阻。以降低冷却流道对冷却气的流阻。以降低冷却流道对冷却气的流阻。

【技术实现步骤摘要】
燃气透平叶片用扰流机构


[0001]本公开的至少一种实施例涉及燃气轮机
，更具体地，涉及一种燃气透平叶片用扰流机构。

技术介绍

[0002]为提高燃气轮机的功率与效率，燃气轮机叶片的工作温度也不断攀升。为保护透平叶片不被烧蚀正常运行，需在透平叶片内布置多种扰流机构，以降低叶片表面的温度。由于透平叶片的尾缘的热负荷较大，且受到冷却空间的限制，因此，多采用在透平叶片中设置肋柱结构的方式对气流形成的边界层进行破坏，以提高透平叶片的换热效果，并对透平叶片的尾缘进行支撑。
[0003]目前，在透平叶片内设置的肋柱结构多形成阵列形式，以对通过叶片的气流进行扰动，但随着雷诺数增加，上述肋柱结构的强化换热效果会逐渐降低。因此，在用于冷却的冷却气量有限的条件下，如何提升基于肋柱结构形成的阵列的扰流性能，以提升透平叶片的换热效果，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中的所述以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提供一种燃气透平叶片用扰流机构，包括设置于冷却流道内的肋柱及设置于肋柱的背风侧的肋片。在冷却气通过冷却流道的过程中，肋柱适用于对冷却气进行扰动以形成马蹄涡，有利于强化壁面的换热效果，而肋片则可降低卡门涡旋的强度，有利于降低对冷却气的流阻，并且肋片还增加了冷却流道内的换热面积，因此，可进一步提升内部冷却流道的换热效果。
[0005]本公开的实施例提供一种燃气透平叶片用扰流机构，包括间隔设置于叶片内的两个板状件，两个上述板状件之间形成由上述叶片的前缘向尾缘延伸的冷却流道；上述冷却流道内间隔设置有多个肋柱，至少一部分上述肋柱的背风侧设置有沿上述冷却流道的流向延伸的肋片，以对通过上述冷却流道的冷却气进行扰动，以降低上述冷却流道对上述冷却气的流阻。
[0006]在一种示意性的实施例中，上述肋柱被构造成柱形结构，上述肋片的一端设置于上述肋柱的背风侧的中部，另一端沿上述冷却流道的流向向下游延伸。
[0007]在一种示意性的实施例中，上述肋片的宽度小于上述肋柱的迎风侧的最大宽度位置的宽度。
[0008]在一种示意性的实施例中，上述肋片设置于两个上述板状件之间，被构造成与至少一个上述板状件形成热传导，使得通过上述冷却流道的冷却气与上述板状件及上述肋片换热。
[0009]在一种示意性的实施例中，上述肋柱及上述肋片的至少一端设置于上述板状件上。
[0010]在一种示意性的实施例中，上述肋柱和/或上述肋片包括第一部及第二部，上述第
一部及上述第二部沿上述冷却流道的高度方向的正投影相重合，上述第一部的一端设置于一个上述板状件上，上述第二部的一端设置于另一个上述板状件上，上述第一部及上述第二部的相面对的端部之间形成间隙，以增加上述肋柱和/或上述肋片与上述冷却气的换热面积。
[0011]在一种示意性的实施例中，多个上述肋柱沿上述冷却流道的流向均匀间隔设置以形成排阵列和/或沿上述冷却流道的展向均匀间隔设置以形成列阵列。
[0012]在一种示意性的实施例中，上述肋片设置于上述排阵列的相邻的至少两个肋柱之间，以形成扰流单元。
[0013]在一种示意性的实施例中，相邻的上述排阵列中的至少一部分上述扰流单元沿上述冷却流道的展向并排设置。
[0014]在一种示意性的实施例中，相邻的上述排阵列中的至少一部分上述扰流单元沿上述冷却流道的展向错位设置。
[0015]根据本公开提供的燃气透平用扰流机构，通过设置于冷却流道内的肋柱及设置于肋柱的背风侧的肋片，在冷却气通过冷却流道的过程中，肋柱适用于对冷却气进行扰动以形成马蹄涡，有利于强化壁面的换热效果，而肋片则可降低卡门涡旋的强度，有利于降低对冷却气的流阻，并且肋片还增加了冷却流道内的换热面积，因此，可进一步提升内部冷却流道的换热效果。
附图说明
[0016]图1是根据本公开的一种示意性的实施例的扰流机构的立体图；
[0017]图2是图1所示的示意性的实施例的扰流机构的一种扰流单元的立体图，其中示出了包括两个肋柱的扰流单元；
[0018]图3是图1所示的示意性的实施例的扰流机构的另一种扰流单元的立体图，其中示出了包括一个肋柱的扰流单元；
[0019]图4是图1所示的示意性的实施例的扰流机构的另一种扰流单元的立体图，其中示出了包括三个肋柱的扰流单元；
[0020]图5是图2所示的示意性的实施例的扰流单元形成的一种排阵列及列阵列的阵列布置图；
[0021]图6是图2所示的示意性的实施例的扰流单元形成的另一种排阵列及列阵列的阵列布置图；
[0022]图7是根据本公开的一种示意性的实施例的扰流机构的俯视图，其中示出了包括两个肋柱的扰流单元及三个肋柱的扰流单元交错排布的布置方式；
[0023]图8是根据本公开的另一种示意性的实施例的扰流机构的俯视图，其中示出了扰流单元设置于肋柱两侧的布置方式；
[0024]图9是根据本公开的另一种示意性的实施例的扰流机构的俯视图，其中示出了扰流单元设置于肋柱的下游的布置方式；
[0025]图10是根据本公开的另一种示意性的实施例的扰流机构的俯视图，其中示出了部分扰流单元设置于肋柱的下游的布置方式；
[0026]图11是应用肋柱构成的现有扰流机构的立体图，图中省略了第一板状件；
[0027]图12是应用图1所示的示意性的实施例的扰流机构的立体图，图中省略了第一板状件；
[0028]图13是根据图11及图12所示的扰流机构进行计算模型及计算域的示意图；
[0029]图14是基于图13所示的计算域在典型雷诺数条件下与现有扰流机构的面积平均努塞尔数的对比结果图；以及
[0030]图15是基于图13所示的计算域在典型雷诺数条件下与现有扰流机构的，综合强化换热系数的对比结果图。
[0031]所述附图中，附图标记含义具体如下：
[0032]1、扰流单元；
[0033]11、肋柱；
[0034]12、肋片；
[0035]2、板状件；
[0036]21、第一板状件；以及
[0037]22、第二板状件。
具体实施方式
[0038]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。
[0039]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0040]在此使用的所有术语包括技术和科学术语具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0041]在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释例如，“具有A、B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气透平叶片用扰流机构，其特征在于，包括间隔设置于叶片内的两个板状件(2)，两个所述板状件(2)之间形成由所述叶片的前缘向尾缘延伸的冷却流道；所述冷却流道内间隔设置有多个肋柱(11)，至少一部分所述肋柱(11)的背风侧设置有沿所述冷却流道的流向延伸的肋片(12)，以对通过所述冷却流道的冷却气进行扰动，以降低所述冷却流道对所述冷却气的流阻。2.根据权利要求1所述的扰流机构，其特征在于，所述肋柱(11)被构造成柱形结构，所述肋片(12)的一端设置于所述肋柱(11)的背风侧的中部，另一端沿所述冷却流道的流向向下游延伸。3.根据权利要求1所述的扰流机构，其特征在于，所述肋片(12)的宽度小于所述肋柱(11)的迎风侧的最大宽度位置的宽度。4.根据权利要求1所述的扰流机构，其特征在于，所述肋片(12)设置于两个所述板状件(2)之间，被构造成与至少一个所述板状件(2)形成热传导，使得通过所述冷却流道的冷却气与所述板状件(2)及所述肋片(12)换热。5.根据权利要求4所述的扰流机构，其特征在于，所述肋柱(11)及所述肋片(12)的至少一端设置于所述板状...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫双杰，安柏涛，刘建军，李晨，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：