[发明专利]一种涡轮叶片尾缘半劈缝冷却结构

说明书

本申请属于涡轮叶片设计领域，为一种涡轮叶片尾缘半劈缝冷却结构，包括叶片背侧、叶片盆侧和隔肋，叶片背侧的外表面为叶片吸力面，叶片盆侧的外表面为叶片压力面，叶片背侧与叶片盆侧之间为冷气腔；当冷却气到达编织型肋后需要绕过编织型肋从而继续向后流动，冷却气在编织型肋处会有一定的停留，从而增大了叶片吸力面的受冷面积和受冷量；冷却气在进入到编织型肋的编织结构处时，一部分继续沿着叶片的径向流出，一部分随着编织型肋的斜边沿着两侧的展向流出，并分别流入到两侧的隔肋上，实现对叶片尾缘处冷却的全覆盖，加强对叶片吸力面的冷却效果，提高了半劈缝壁面处的对流换热系数h_c，也就有效提高了尾缘半劈缝结构的综合冷却效果。

技术领域

本申请属于涡轮叶片设计领域，特别涉及一种涡轮叶片尾缘半劈缝冷却结构。

背景技术

涡轮转子叶片长时间工作在高温高压的恶劣环境中，承担的负荷很大，尤其是尾缘位置，是叶片热负荷最高的区域之一，而且尾缘区域厚度较小，内冷通道狭窄，较难采取高效的强化换热措施。气冷式涡轮转子叶片在设计时由于尾缘需要考虑冷却，通常会在叶片尾缘设计尾缝结构，如图1所示，冷气从内腔①通过尾缝通道1排入主通道②，实现对尾缘区域的冷却。

在现有设计中，叶片尾缝通常设计为半劈缝冷却结构，如图1所示。半劈缝结构冷却气流沿压力面切向流出，贴壁性较好，对叶片尾缘压力面实现了气膜保护，气膜冷却效率几乎已经达到极限。但对于吸力面来说仍然依靠壁面的导热降温，降温幅度远不及对流冷却的效果，故一般来说叶片尾缘吸力面壁温要高于劈缝壁面温度，常规的半劈缝冷却结构较难实现对吸力面一侧壁面温度的有效降低。

因此，如何提高涡轮叶片尾缘处的综合冷却效果是一个需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供了一种涡轮叶片尾缘半劈缝冷却结构，以解决现有技术中吸力面冷却效率低、涡轮叶片尾缘综合冷却效果差的问题。

本申请的技术方案是：一种涡轮叶片尾缘半劈缝冷却结构，包括叶片盆侧、叶片背侧，所述叶片盆侧上设有叶片吸力面，所述叶片背侧上设有叶片压力面，所述叶片的内部设有冷气腔，所述冷气腔出口处间隔设置有隔肋；所述隔肋之间设有半劈缝壁面，所述半劈缝壁面上设有编织型肋，所述编织型肋由冷气出口延伸至叶片尾缘最末端，所述编织型肋的厚度小于冷却气出口高度；所述冷却气从冷气腔进入至半劈缝壁面处，而后从编织型肋上方流出，形成冷却气膜。

优选地，所述编织型肋包括左斜板和右斜板，所述左斜板共有多组并沿着叶片展向间隔设置，所述右斜板共有多组并沿着叶片展向间隔设置，所述左斜板与右斜板相互交错，所述左斜板和右斜板靠近冷气腔的一端平齐、靠近叶片尾缘末端的一端平齐，所述左斜板和右斜板靠近冷气腔的一端结合形成菱形的一侧开口的导流槽。

优选地，所述左斜板和右斜板靠近冷气腔的一端形成倒三角形的分流槽，所述分流槽与导流槽交错设置，所述分流槽位于导流槽靠近冷气腔的一侧。

优选地，所述左斜板和右斜板在导流槽远离冷气腔的一侧形成菱形的压力槽。

优选地，所述左斜板和右斜板一体固定连接，所述左斜板和右斜板的端部与相邻肋板一体固定连接。

优选地，所述左斜板和右斜板的厚度为冷气腔出口高度的1/2至1/3。

优选地，多组所述左斜板和右斜板的展向总长度为隔肋展向长度的3至4倍。