[发明专利]凹部、冷却结构、冷却组件和形成凹部的方法

说明书

本发明提供一种用于冷却的凹部，其中，凹部内设置凸起、第一子凹部和第二子凹部，凸起设置于第一子凹部和第二子凹部之间。本发明还提供一种冷却结构、冷却组件以及在冷却通道的壁部形成凹部的方法。

技术领域

本发明涉及散热领域，尤其涉及一种用于冷却燃气轮机燃烧室、 涡轮等的结构。

背景技术

燃气轮机是一种重要的热功转换装置，燃气轮机的热效率和比功 率随着涡轮进口温度的提高而增加。燃气轮机在使用时，碳氢化合物 的燃烧温度可以高达2500K，远远高于各种金属材料的可以使用的温 度，因此需要采用冷却设备来降低叶片温度，从而保证涡轮叶片在高 温下也可以正常工作。

目前，燃气轮机广泛使用的冷却设备的核心是气膜冷却结构、对 流冷却结构以及冲击冷却结构。但是各种冷却结构各有不足：气膜冷 却结构直接将高温燃气与叶片隔离开来，冷却效果更好，但与外部主 流相互作用强烈，常引起冷气脱离壁面降低冷却效果和掺混损失的不 利影响；对于各种光滑或者带肋通道的对流冷却结构，其强化换热能 力不是很强；冲击冷却结构则对于冲击点附近区域的强化换热效果明 显，但冷气在之后的横向流动会降低相邻冲击冷却能力。

发明内容

为了克服上述问题的至少一个方面，本发明实施例提供一种用于 冷却的凹部，凹部内设置凸起、第一子凹部和第二子凹部，凸起设置 于第一子凹部和第二子凹部之间。

根据一些实施例，凹部的截面为“ω”形。

根据一些实施例，第一子凹部和第二子凹部相对于凸起对称设置。

根据本发明的另一方面，提供一种冷却结构，包括壁部，在壁部 设置多个如前所述的凹部。

根据本发明的又一方面，提供一种冷却组件，包括如前所述的冷 却结构；板体，板体上设置多个孔，冷却流体通过孔进入凹部。

根据本发明的再一方面，提供一种冷却组件，包括如前所述的冷 却结构；在壁部上设置气膜孔；冷却流体通过凹部后从气膜孔流出。

根据本发明的还一方面，提供一种在冷却通道的壁部形成凹部的 方法，在形成凹部的表面设置具有第一半径的圆形轨迹线；在形成凹 部的表面设置具有第二半径的圆形控制线；第一半径大于第二半径， 并且圆形控制线位于圆形轨迹线内，圆形轨迹线的圆心与圆形控制线 的圆心重合；设置轮廓线，轮廓线具有两个端点，其中第一端点位于 圆形轨迹线，第二端点位于表面下方预定距离处，并且第一端点和第 二端点处于具有第三半径的圆弧上，第一端点与第二端点位于圆形控 制线的圆心同侧；轮廓线围绕圆形轨迹线旋转360度生成曲面；利用 曲面切割壁部，生成凹部。

根据本发明的还一方面，提供一种在冷却通道的壁部形成凹部的 方法，在形成凹部的表面设置具有第一半径的圆形轨迹线；在形成凹 部的表面设置具有第二半径的圆形控制线；第一半径大于第二半径， 并且圆形控制线位于圆形轨迹线内，圆形轨迹线的圆心与圆形控制线 的圆心偏离；设置第一轮廓线，第一轮廓线具有两个端点，其中第一 端点位于圆形轨迹线，第二端点位于表面下方预定距离处，并且第一 端点和第二端点处于具有第三半径的圆弧上，第三半径大于预定距离， 第一端点与第二端点位于圆形控制线的圆心同侧；设置第二轮廓线， 第二轮廓线具有两个端点，其中第三端点位于圆形轨迹线，第四端点位于表面下方预定距离处，并且第三端点和第四端点处于具有第四半 径的圆弧上，第四半径大于预定距离，第三端点与第四端点位于圆形 控制线的圆心同侧，第四半径与第三半径大小不同；第一轮廓线围绕 圆形轨迹线旋转180度以及第二轮廓线围绕圆形轨迹线旋转180度后 生成曲面；利用曲面切割壁部，生成凹部。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明为带有内部凸起 的凹部，通过在凹部内布置凸起，在凹部内形成内部凹部，流体流过 凹部时会在凹部产生更小尺度的局部漩涡，增强对流换热系数，从而 增强冷却效果。

附图说明