【技术实现步骤摘要】
本申请涉及燃气轮机叶片冷却的领域，尤其是涉及一种透平动叶尾缘冷却结构。
技术介绍
1、燃气轮机作为一种先进的动力装置，广泛应用于发电、航空推进与化工等领域。在“双碳”背景下，重型燃气轮机联合循环发电以其更高的效率，占比逐年提升。现阶段，先进重型燃气轮机的透平进口温度远超其材料的熔点，透平叶片通常需要设计复杂的冷却结构来保证叶片在如此高的温度下正常运行。
2、现阶段，透平动叶尾缘通常采用柱肋结构进行强化换热，柱肋结构连接两侧端壁(压力面和吸力面)，对来流冷气进行扰动。冷气来流流经柱肋前缘滞止形成的马蹄涡系强化了两侧端壁的换热，柱肋后缘不稳定的涡脱落也增加了内部流动的湍流度，强化下游区域的换热。柱肋在增强内部冷却通道换热的同时也会对较薄的叶片尾缘起到一定的支撑作用，增强叶片尾缘强度。
3、透平动叶尾缘腔的冷气通常是从叶根注入，先沿着叶高方向流动，然后经偏转，流经柱肋布置的冷却通道，沿叶片轴向流动，最终通过叶片尾缘劈缝排出并形成气膜保护叶片吸力面，这种冷却结构也存在一定的不足，冷气在流经叶顶区域时，常常会在此区域内形成一个大的回旋涡，这种流动结构也造成了尾缘区域的流量分配的不均匀，使得流向叶顶的流量较低，叶顶冷却不足，透平叶片的冷却不均，热应力大等问题，由此造成的叶片尾缘烧蚀问题是叶片失效的重要因素。
4、重型燃气轮机更大的叶片尺寸通常也带来了更高的雷诺数、毕渥数，尤其是高毕渥数下，叶片因冷却不均产生的热应力问题更加凸显。为了应对日益增长的透平进口温度和有限的冷气流量，急需更为高效、冷却均匀的叶片尾
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请提供一种透平动叶尾缘冷却结构，解决了现有技术中的问题，提高透平动叶尾缘换热的均匀性。
2、本申请提供的一种透平动叶尾缘冷却结构采用如下的技术方案：
3、一种透平动叶尾缘冷却结构，包括位于透平动叶尾缘内部的冷却腔室，所述冷却腔室内设有若干柱肋，所述冷却腔室的一侧设有进气通道，所述进气通道和叶片叶根的进气口连通，所述冷却腔室的另一侧设有尾缘劈缝，所述冷却腔室内对应叶片的压力面和/或吸力面的内壁面上设有若干个条状微肋，所述条状微肋突出所述冷却腔室的内壁面，所述条状微肋穿过柱肋之间的空隙区域，所述条状微肋位于柱肋背对叶片尾缘的一侧；
4、其中，冷气从所述进气口沿叶片高度方向进入进气通道，再经过所述冷却腔室中的条状微肋和柱肋后从尾缘劈缝流出，所述条状微肋用于对进入冷却腔室的气流产生流动阻力，缩小进气通道靠近叶片叶顶区域的回旋涡。
5、可选的，，所述条状微肋的长度方向相对叶片高度方向倾斜设置，不同所述条状微肋相对叶片高度方向的倾斜角度相同或不同。
6、可选的，在靠近叶片叶顶区域的部分所述条状微肋在从叶片的前缘至尾缘的方向上，逐渐从叶片的叶顶向叶片的叶根一侧倾斜；
7、在靠近叶片叶根区域的所述条状微肋在从叶片的前缘至尾缘的方向上，逐渐从叶片的叶根向叶片的叶顶一侧倾斜。
8、可选的，所述冷却腔室内设有沿叶片前缘至尾缘延伸方向依次分布的若干列柱肋列，至少部分所述条状微肋沿伸范围内对应不同所述柱肋列的所述柱肋。
9、可选的，所述冷却腔室内设有沿叶片叶顶至叶片叶根延伸方向分布的若干排柱肋排，同一所述条状微肋对应的不同所述柱肋列的所述柱肋所在的柱肋排不同。
10、可选的，所述条状微肋穿过同一所述柱肋列中相邻的两个所述柱肋之间的空隙，同一所述柱肋列中相邻的两个柱肋之间均存在条状微肋。
11、可选的，所述冷却腔室内设有沿叶片前缘至尾缘延伸方向依次分布的若干列柱肋列，每列所述柱肋列朝向叶片前缘的一侧均设有所述条状微肋，每个所述柱肋列对应的所述条状微肋的数量至少为一个。
12、可选的，每个所述柱肋列对应的所述条状微肋的数量为多个，每个所述柱肋列对应的多个所述条状微肋相对叶片高度方向的倾斜角度相同或不同。
13、可选的，所述冷却腔室内设有沿叶片前缘至尾缘延伸方向依次分布的若干柱肋组，每组所述柱肋组包括第一柱肋列和第二柱肋列，所述第一柱肋列和所述第二柱肋列均包括沿叶片高度方向分布的多个所述柱肋，所述第一柱肋列和所述第二柱肋列的所述柱肋交错分布，不同所述柱肋组的所有所述第一柱肋列同一排的所述柱肋在叶片的相同高度位置上，不同所述柱肋组的所有所述第二柱肋列同一排的所述柱肋在叶片的相同高度位置上。
14、可选的，所述条状微肋凸出冷却腔室的内壁面的高度和所述柱肋的高度比小于0.3。
15、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
16、本申请中条状微肋位于柱肋的上游区域，当流体流经条状微肋时，条状微肋产生的近壁面扰动可以强化柱肋前缘马蹄涡强度，增强换热，提高冷却结构的换热系数。
17、本申请条状微肋用于对进入冷却腔室的气流产生流动阻力，调节在叶片高度方向上的冷气流量分配，缩小进气通道靠近叶顶区域的回旋涡和位于进气口靠近叶根处的分离涡，缩小了原有叶片叶顶和叶根部的低换热区域，使得尾缘劈缝处不同叶高位置流出的气膜更加均匀，也降低了由于上游流动不均、冷流进入尾缘劈缝台阶所形成的通道产生的分离情况，提高尾缘劈缝处的气膜冷却效率，降低了由于冷却不均造成的热应力，从而实现对叶片尾缘均匀换热的目的，延长叶片的使用寿命。
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1.一种透平动叶尾缘冷却结构，包括位于透平动叶尾缘内部的冷却腔室(2)，所述冷却腔室(2)内设有若干柱肋(21)，所述冷却腔室(2)的一侧设有进气通道(1)，所述进气通道(1)和叶片叶根(5)的进气口(11)连通，所述冷却腔室(2)的另一侧设有尾缘劈缝(3)，其特征在于，所述冷却腔室(2)内对应叶片的压力面和/或吸力面的内壁面上设有若干个条状微肋(22)，所述条状微肋(22)突出所述冷却腔室(2)的内壁面，所述条状微肋(22)穿过柱肋(21)之间的空隙区域，所述条状微肋(22)位于柱肋(21)背对叶片尾缘的一侧；
2.根据权利要求1所述的透平动叶尾缘冷却结构，其特征在于，所述条状微肋(22)的长度方向相对叶片高度方向倾斜设置，不同所述条状微肋(22)相对叶片高度方向的倾斜角度相同或不同。
3.根据权利要求2所述的透平动叶尾缘冷却结构，其特征在于，在靠近叶片叶顶(4)区域的部分所述条状微肋(22)在从叶片的前缘至尾缘的方向上，逐渐从叶片的叶顶(4)向叶片的叶根(5)一侧倾斜；
4.根据权利要求2所述的透平动叶尾缘冷却结构，其特征在于，所述冷却腔室
5.根据权利要求4所述的透平动叶尾缘冷却结构，其特征在于，所述冷却腔室(2)内设有沿叶片叶顶(4)至叶片叶根(5)延伸方向分布的若干排柱肋排，同一所述条状微肋(22)对应的不同所述柱肋列的所述柱肋(21)所在的柱肋排不同，且沿所述条状微肋(22)的延伸方向上不同所述柱肋列的所述柱肋(21)所在的柱肋排依次变化。
6.根据权利要求4所述的透平动叶尾缘冷却结构，其特征在于，所述条状微肋(22)穿过同一所述柱肋列中相邻的两个所述柱肋(21)之间的空隙，同一所述柱肋列中相邻的两个柱肋(21)之间均存在条状微肋(22)。
7.根据权利要求2所述的透平动叶尾缘冷却结构，其特征在于，所述冷却腔室(2)内设有沿叶片前缘至尾缘延伸方向依次分布的若干列柱肋列，每列所述柱肋列朝向叶片前缘的一侧均设有所述条状微肋(22)，每个所述柱肋列对应的所述条状微肋(22)的数量至少为一个。
8.根据权利要求7所述的透平动叶尾缘冷却结构，其特征在于，每个所述柱肋列对应的所述条状微肋(22)的数量为多个，每个所述柱肋列对应的多个所述条状微肋(22)相对叶片高度方向的倾斜角度相同或不同。
9.根据权利要求2-8中任一项所述的透平动叶尾缘冷却结构，其特征在于，所述冷却腔室(2)内设有沿叶片前缘至尾缘延伸方向依次分布的若干柱肋组，每组所述柱肋组包括第一柱肋列(23)和第二柱肋列(24)，所述第一柱肋列(23)和所述第二柱肋列(24)均包括沿叶片高度方向分布的多个所述柱肋(21)，所述第一柱肋列(23)和所述第二柱肋列(24)的所述柱肋(21)交错分布，不同所述柱肋组的所有所述第一柱肋列(23)同一排的所述柱肋(21)在叶片的相同高度位置上，不同所述柱肋组的所有所述第二柱肋列(24)同一排的所述柱肋(21)在叶片的相同高度位置上。
10.根据权利要求1所述的透平动叶尾缘冷却结构，其特征在于，所述条状微肋(22)凸出冷却腔室(2)的内壁面的高度和所述柱肋(21)的高度比小于0.3。
...【技术特征摘要】
1.一种透平动叶尾缘冷却结构，包括位于透平动叶尾缘内部的冷却腔室(2)，所述冷却腔室(2)内设有若干柱肋(21)，所述冷却腔室(2)的一侧设有进气通道(1)，所述进气通道(1)和叶片叶根(5)的进气口(11)连通，所述冷却腔室(2)的另一侧设有尾缘劈缝(3)，其特征在于，所述冷却腔室(2)内对应叶片的压力面和/或吸力面的内壁面上设有若干个条状微肋(22)，所述条状微肋(22)突出所述冷却腔室(2)的内壁面，所述条状微肋(22)穿过柱肋(21)之间的空隙区域，所述条状微肋(22)位于柱肋(21)背对叶片尾缘的一侧；
2.根据权利要求1所述的透平动叶尾缘冷却结构，其特征在于，所述条状微肋(22)的长度方向相对叶片高度方向倾斜设置，不同所述条状微肋(22)相对叶片高度方向的倾斜角度相同或不同。
3.根据权利要求2所述的透平动叶尾缘冷却结构，其特征在于，在靠近叶片叶顶(4)区域的部分所述条状微肋(22)在从叶片的前缘至尾缘的方向上，逐渐从叶片的叶顶(4)向叶片的叶根(5)一侧倾斜；
4.根据权利要求2所述的透平动叶尾缘冷却结构，其特征在于，所述冷却腔室(2)内设有沿叶片前缘至尾缘延伸方向依次分布的若干列柱肋列，至少部分所述条状微肋(22)沿伸范围内对应不同所述柱肋列的所述柱肋(21)。
5.根据权利要求4所述的透平动叶尾缘冷却结构，其特征在于，所述冷却腔室(2)内设有沿叶片叶顶(4)至叶片叶根(5)延伸方向分布的若干排柱肋排，同一所述条状微肋(22)对应的不同所述柱肋列的所述柱肋(21)所在的柱肋排不同，且沿所述条状微肋(22)的延伸方向上不同所述柱肋列的所述柱肋(21)...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫双杰，刘建军，安柏涛，
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：
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