[发明专利]燃气涡轮发动机、叶片及其内部冷却结构

说明书

本发明提供一种燃气涡轮发动机、叶片及其内部冷却结构。该内部冷却结构包括：第一侧板，所述第一侧板上开设多个供流体进入的冲击孔；与所述第一侧板间隔设置的第二侧板，所述第二侧板用于止挡流体，并与流体换热；以及多个设置于所述第一侧板与所述第二侧板之间的柱肋，所述柱肋用于扰动流体；其中，所述柱肋的导热系数高于所述第二侧板的导热系数，所述第一侧板的导热系数高于所述第二侧板的导热系数。柱肋不断破坏流动的边界层，增强了附近壁面的扰动，强化换热，同时柱肋增加了换热面积；并且，柱肋与第一侧板的导热系数高于第二侧板的导热系数，降低了导热热阻，提高内部冷却结构的整体冷却性能。

技术领域

本发明涉及发动机设备技术领域，特别是涉及一种燃气涡轮发动机、叶片及其内部冷却结构。

背景技术

现代燃气涡轮发动机的工作温度均已超过金属材料的可承受温度。而内部强化传热是燃气轮机主要的冷却形式之一，其通过强化冷却气体与热端部件金属内壁面的对流传热，使得冷却气体带走更多的热量，从而降低金属温度。在燃气涡轮发动机中，用于冷却的空气一般是从压气机相应级中抽出的压缩空气，冷却效率的高低直接关系到压缩空气量的大小。但是，目前基于传统强化换热机理增强换热已趋于极限，无法再提高燃气涡轮发动机的冷却效率，影响冷却效果，进而影响整机的运行效率和性能。

发明内容

基于此，有必要针对目前的燃气涡轮发动机传统强化换热趋于极限导致无法提高冷却效率的问题，提供一种能够提高整体冷却性能的燃气涡轮发动机、叶片及其内部冷却结构。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种内部冷却结构，包括：

第一侧板，所述第一侧板上开设多个供流体进入的冲击孔；

与所述第一侧板间隔设置的第二侧板，所述第二侧板用于止挡流体，并与流体换热；以及

多个设置于所述第一侧板与所述第二侧板之间的柱肋，所述柱肋用于扰动流体；其中，所述柱肋的导热系数高于所述第二侧板的导热系数，所述第一侧板的导热系数高于所述第二侧板的导热系数。

在其中一个实施例中，所述柱肋的端部与所述第一侧板和/或所述第二侧板抵接。

在其中一个实施例中，多个所述冲击孔呈阵列式布置；

多个所述柱肋设置于所述冲击孔的周侧，并与所述冲击孔交错布置。

在其中一个实施例中，所述柱肋的导热系数与所述第二侧板的导热系数的比值在1～8之间；

所述第一侧板的导热系数与所述第二侧板的导热系数的比值的范围为1～8。

在其中一个实施例中，所述第一侧板与所述柱肋的导热系数相同，或者，所述第一侧板的导热系数高于所述柱肋的导热系数。

在其中一个实施例中，所述柱肋的截面内接圆直径与所述冲击孔的直径之比的范围为0.5～3。

在其中一个实施例中，所述柱肋的高度与所述冲击孔的高度之比的范围为1～2。

在其中一个实施例中，在同一排中，相邻的所述冲击孔之间的距离与所述冲击孔的直径之比的范围为4～6。

在其中一个实施例中，相邻两排中相邻所述冲击孔之间的距离与所述冲击孔的直径之比的范围为4～6。

在其中一个实施例中，所述柱肋的截面形状为圆形或多边形。

一种叶片，包括具有供气腔的叶片主体以及如上述任一技术特征所述的内部冷却结构；

所述内部冷却结构设置于所述叶片主体中，所述叶片主体包括第一主体与第二主体，所述第一主体与所述第一侧板为一体结构，所述第二主体与所述第二侧板为一体结构，所述冲击孔贯通所述第一主体；