[实用新型]一种涡轮叶片前缘冷却结构

说明书

本实用新型公开了一种涡轮叶片前缘冷却结构，在叶片根部靠近叶片前缘开设有冷却通道(2)和双旋流腔(4)，冷却通道(2)和双旋流腔(4)之间通过若干旋流喷嘴(3)连通，在叶片压力面(7)开设有若干与双旋流腔(4)连通的第二气膜孔(6)，在叶片吸力面(8)开设有若干与双旋流腔(4)连通的第一气膜孔(5)。本实用新型可改善叶片前缘换热不均匀性，具有换热性能好和压力损失低的特点。

技术领域

本实用新型涉及一种燃气轮机涡轮冷却叶片，特别涉及一种涡轮叶片前缘冷却结构。

背景技术

随着现代燃气轮机对效率和输出功率要求的不断提高，涡轮的进口温度也随之提高，这会使涡轮部件热负荷大大增加，开发新型高效冷却结构关乎燃气透平以致整台燃气轮机的性能。

旋流冷却是一种新型叶片前缘冷却方式，在该冷却方式中，冷气通过旋流喷嘴切向进入冷却腔室，形成大尺度高速的旋转运动，冲刷靶面边界层，同时加强了冷气掺混以实现对叶片的冷却。旋流冷却方式具有冷却性能好，压损低的特点。相对于冲击冷却，换热分布更加均匀。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种涡轮叶片前缘冷却结构，以改善涡轮叶片前缘冷却性能。

为了达到此目的，本实用新型通过以下技术方案来实现的：

一种涡轮叶片前缘冷却结构，在叶片根部靠近叶片前缘开设有冷却通道和双旋流腔，冷却通道和双旋流腔之间通过若干旋流喷嘴连通，在叶片压力面开设有若干与双旋流腔连通的第二气膜孔，在叶片吸力面开设有若干与双旋流腔连通的第一气膜孔。

本实用新型进一步的改进在于，双旋流腔为两个圆形腔室叠加而成。

本实用新型进一步的改进在于，双旋流腔的腔室截面的两个圆形直径相等。

本实用新型进一步的改进在于，两个圆形腔室的圆心距离与圆形直径比大于0.4。

本实用新型进一步的改进在于，旋流喷嘴的截面为圆角矩形。

本实用新型进一步的改进在于，旋流喷嘴的入射位置位于双旋流腔两圆心连线中点。

本实用新型进一步的改进在于，旋流喷嘴的入射位置靠近叶片压力面的圆形腔室切向。

本实用新型进一步的改进在于，旋流喷嘴的入射位置靠近叶片吸力面的圆形腔室切向。

本实用新型进一步的改进在于，叶片压力面和叶片吸力面的气膜孔轴线与叶片壁面夹角为20°～60°，气膜孔间距与气膜孔直径比为2.5～10。

本实用新型至少具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供的一种涡轮叶片前缘冷却结构，通过布置的旋流喷嘴，在冷却腔室内形成大尺度的旋涡流动，两个圆形腔室的旋涡还会相互交叉作用，进一步强化表面换热，与其他冷却方式相比表面换热也更加均匀。

对传统的旋流冷却结构，冷却气体自进气通道或进气孔进入旋流腔室后，在腔室内旋流后沿叶片前缘通道向下或向上流动，靠近排气端的旋流孔处将承受强烈的横向流动阻碍，旋流冷却效果相对减弱，即传统的旋流冷却属于强制对流换热的范畴，旋流腔室第一气膜孔和第二气膜孔的加入，对旋流腔室而言，相当于加入了一部分壁面附面层抽吸的作用，显著改善靠近排气端多个旋流喷嘴对壁面的旋流冷却效果，同时也加入了对叶片外壁面的气膜冷却作用。

进一步，本实用新型提供的前缘结构中双旋流腔为双圆形融合型式，结构简单，加工方便。

附图说明

图1为涡轮叶片前缘冷却结构的局部剖切图；

图2为自冷却通道剖切的实体模型图；

图3为为图2的A-A向剖视图；