具有水滴形气膜孔的涡轮可调导叶及导叶冷却方法技术

本发明专利技术一种具有水滴形气膜孔的涡轮可调导叶，包括可调导叶及导叶前缘上矩阵排列的气膜孔，所述的气膜孔是由水滴圆形部和由圆形流线过度至水滴尖角部形成的水滴状孔；同时本发明专利技术还提供了涡轮导叶的导叶冷却方法。本发明专利技术的水滴形气膜孔具有额外的前倾扩张，这使得其出口长度相对相同倾斜角的圆柱孔多出了一部分，增加了主流与射流的直接接触范围，能够引导气流形成稳定的气膜，有效隔离高温气流与导叶前缘的直接接触；并在气动驻点移动范围加密气膜孔排数，确保气膜孔的布置能够覆盖导叶前缘在不同工作状态下的热负荷高峰区域，提高了可调导叶的抗热疲劳和抗热损伤能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术高温气流涡轮发动机领域，尤其涉及涡轮导叶的热防护冷却结构及冷却方法。

技术介绍

1、变几何涡轮(vgt)是变循环发动机的核心部件，其通过调节自身的流通能力来改变输出功率，能够有效提高发动机的经济性，改善发动机瞬态响应特性。1971年rolls-royce公司经大量实验研究，发现可调导叶是变几何涡轮最佳实现方法。可调导叶通过调节导叶安装角来改变涡轮喉道面积，匹配发动机的流量需求以获得预定推力，使发动机能够始终保持较高的热效率，经济性能优于几何固定的常规发动机。因此，应用可调涡轮导叶技术是未来航空发动机重要发展趋势。

2、气膜冷却是用于航空发动机热端部件冷却的最主要而有效的方法之一。然而，可调涡轮导叶技术的应用，给涡轮气膜冷却设计带来了新的挑战：(1)可调涡轮导叶宽流量变化范围内，导叶开度变化不仅改变主流流量，叶片表面的压力载荷分布及气流绕流状态等均会随之而变，不同导叶开度下的叶片表面的气动环境有着很大的差异；(2)可调涡轮导叶的安装角的变化会影响有的气膜冷却结构适应性，传统的气膜冷却设计方案可能会产生冷却盲区，甚至会产生局部高温气流倒灌本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有水滴形气膜孔的涡轮可调导叶，其特征在于，包括可调导叶(1)及导叶前缘(11)上矩阵排列的气膜孔(2)；

2.如权利要求1所述的具有水滴形气膜孔的涡轮可调导叶，其特征在于，将所述的导叶前缘(11)映射为平面，并分隔为多个相同的面积单元，所述气膜孔(2)设置在面积单元内，沿着导叶前缘(11)的叶高展向即为面积单元的纵向单位长度Sy，沿导叶前缘(11)的前缘弧长展向即为面积单元的横向单位长度Sx，则有所述气膜孔(2)在导叶前缘(11)面积单元上的开孔率为5～15％。

3.如权利要求1所述的具有水滴形气膜孔的涡轮可调导叶，其特征在于，所述矩阵排列的气膜孔(2)...

【技术特征摘要】

1.一种具有水滴形气膜孔的涡轮可调导叶，其特征在于，包括可调导叶(1)及导叶前缘(11)上矩阵排列的气膜孔(2)；

2.如权利要求1所述的具有水滴形气膜孔的涡轮可调导叶，其特征在于，将所述的导叶前缘(11)映射为平面，并分隔为多个相同的面积单元，所述气膜孔(2)设置在面积单元内，沿着导叶前缘(11)的叶高展向即为面积单元的纵向单位长度sy，沿导叶前缘(11)的前缘弧长展向即为面积单元的横向单位长度sx，则有所述气膜孔(2)在导叶前缘(11)面积单元上的开孔率为5～15％。

3.如权利要求1所述的具有水滴形气膜孔的涡轮可调导叶，其特征在于，所述矩阵排列的气膜孔(2)具体为：气膜孔(2)逐排均匀设置在由可调导叶的叶根至叶尖的导叶前缘上，且至少设置四排，用以在所述的导叶前缘形成均匀分布的气膜层，提高热防护效果。

4.如权利要求3所述的具有水滴形气膜孔的涡轮可调导叶，其特征在于，所述气膜孔(2)逐排均匀设置在由可调导叶(1)叶根至叶尖的导叶前缘上，至少设置两排，其中，在导叶前缘(11)的气动驻点移动范围内的气膜孔(2)至少设有四排，用以提高气膜层的稳定性，使所述可调导叶能够适应不同工作状态下的热负荷。

5.如权利要求4所述的具有水滴形气膜孔的涡轮可调导叶，其特征在于，所述的气动驻点移动范围是气动滞止线(12)在所述导叶前缘(11)上的运动范围，所述的气膜孔(2)在导叶前缘(11)中间轴向位置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：白晓辉，刘存良，靳合龙，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：