导叶叶身带有球形鼓包的微细管阵冷却结构设计方法技术

技术编号:43361900 阅读:27 留言:0更新日期:2024-11-19 17:46
本发明专利技术提供一种导叶叶身带有球形鼓包的微细管阵冷却结构设计方法,通过构建涡轮导叶叶身外型及内部冷却结构,确定涡轮导叶叶身需要强化冷却位置。构建导叶叶身带有球形鼓包微细管阵冷却结构的涡轮导叶整体三维模型,预设涡轮导叶叶身的冷却空气减少量;调整涡轮导叶叶身、冷却结构及球形鼓包微细管阵冷却参数,进行涡轮导叶叶身全三维流热耦合计算分析,若涡轮导叶叶身的温度参数符合预定温度标准,涡轮导叶叶身带有球形鼓包的微细管阵冷却结构设计完成。本发明专利技术技术方案,能够解决燃气轮机高压涡轮导叶叶身受结构尺寸空间以及冷却空气用量限制,导致叶身温度分布不均匀,引发叶片烧蚀、裂纹等故障的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃气轮机设计,特别涉及一种导叶叶身带有球形鼓包的微细管阵冷却结构设计方法


技术介绍

1、随着燃气轮机性能指标的不断提高及其工作使用边界的不断拓宽,涡轮进口温度不断增加,对高负荷条件下长时间连续工作的涡轮叶片材料耐温等级和冷却结构设计提出了更高要求。

2、在现役发动机运行和新发动机研制过程中,涡轮叶片存在着较难冷却的区域,特别是尺寸空间相对狭小、流动相对复杂的端壁及叶顶等位置极易形成冷却“盲区”甚至“死区”,这些位置的金属温度均接近叶片合金的耐热极限,类似现象在国外研究人员开展燃气轮机设计与试验时也有报道。西门子等公司瞬态液晶测量和数值计算获得的涡轮动叶表面温度分布显示:在叶身、端壁和叶顶处出现明显的局部高温区。这些难以冷却的局部高温区域极易导致涡轮叶片发生局部烧蚀,给涡轮叶片冷却设计带来了极大的困难。加之随着发动机使用环境的拓宽、性能要求的提高,涡轮进口温度不断提高,进一步增大了涡轮叶片冷却结构的设计难度。

3、因此,在传统大尺度冷却结构难以满足冷却“盲区”、“死区”降温需求的情况下,创新和发展涡轮叶片的高效冷却结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种导叶叶身带有球形鼓包的微细管阵冷却结构设计方法,其特征在于,所述设计方法,包括:

2.根据权利要求1所述的一种导叶叶身带有球形鼓包的微细管阵冷却结构设计方法,其特征在于,根据导叶叶身的表面结构,结合所述导叶叶身至少包括叶身壁厚、前缘气膜结构、尾缘排气结构的尺寸参数,给定涡轮导叶叶身带有球形鼓包微细管阵冷却结构参数,包括:

3.根据权利要求1所述的一种导叶叶身带有球形鼓包的微细管阵冷却结构设计方法,其特征在于,基于冷却空气减少量与原给定冷却空气用量的比值,确定涡轮导叶叶身的外型减薄量,包括:

4.根据权利要求1所述的一种导叶叶身带有球形鼓包的微细...

【技术特征摘要】

1.一种导叶叶身带有球形鼓包的微细管阵冷却结构设计方法,其特征在于,所述设计方法,包括:

2.根据权利要求1所述的一种导叶叶身带有球形鼓包的微细管阵冷却结构设计方法,其特征在于,根据导叶叶身的表面结构,结合所述导叶叶身至少包括叶身壁厚、前缘气膜结构、尾缘排气结构的尺寸参数,给定涡轮导叶叶身带有球形鼓包微细管阵冷却结构参数,包括:

3.根据权利要求1所述的一种导叶叶身带有球形鼓包的微细管阵冷却结构设计方法,其特征在于,基于冷却空气减少量与原给定冷却空气用量的比值,确定涡轮导叶叶身的外型减薄量,包括:

4.根据权利要求1所述的一种导叶叶身带有球形鼓包的微细管阵冷却结构设计方法,其特征在于,基于带有球形鼓包微细管阵冷却结构的涡轮导叶整体三维模型,划分全三维计算所需的流体域和固体域网格,开展全三维流热耦合计算分析,得到导叶叶身温度场分布及温度数据,包括:

5.根据权利要求4所述的一种导叶叶身带有球形鼓包的微细管阵冷却结构设计方法,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:牛夕莹候隆安宋惠华刘言明徐波刘庆鹤李翔宇高春祥陈鹏傅琳毛冬岩
申请(专利权)人:中国船舶集团有限公司第七〇三研究所
类型:发明
国别省市:

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