[实用新型]一种涡轮叶片前缘结构

摘要

本实用新型是一种涡轮叶片前缘结构。它以现有空腔涡轮叶片气膜冲击冷却结构为基础，其关键技术是在叶片前缘结构中通过设置隔离体，形成受限空间，同时合理布置气膜孔冲击角度（即上述气膜孔的偏转角度），冷却空气孔阵列和气膜孔阵列的交错排列，使得气流在前端受限空间中形成冲击曲面结构和上下受限空间里形成双层单腔结构，并在其空间中形成无源涡流调控，将叶片外壁面的高温带向叶片内部相对低温空间。这是基于无源涡流调控高效强化换热技术的冷却系统，是在不增加涡轮叶片前缘冷却通道复杂性和外部能耗的基础上，通过精细组织流场结构来实现不增加冷却空气用量的同时提高叶片综合冷却效果的目的。

主权项

一种涡轮叶片前缘结构，其特征在于：     叶片前缘结构（1）内通过设置有垂直于叶型的第一隔离体（4‑1）、第二隔离体（4‑2），第三隔离体（4‑3）和第四隔离体（4‑4），四个隔离体形成一个形似“Ⅱ”的结构；其中第一隔离体（4‑1）和第四隔离体（4‑4）相互平行，第二隔离体（4‑2）和第三隔离体（4‑3）相互平行且位于第一隔离体（4‑1）和第四隔离体（4‑4）之间；第一隔离体（4‑1）和第四隔离体（4‑4）一端与叶片前缘上表面接触，第一隔离体（4‑1）和第四隔离体（4‑4）另一端与叶片前缘下表面接触；第二隔离体（4‑2）一端与第一隔离体（4‑1）靠近叶片前缘上表面三分之一处接触，第二隔离体（4‑2）另一端与第四隔离体（4‑4）接触；第三隔离体（4‑3）一端与第一隔离体（4‑1）靠近叶片前缘下表面三分之一处接触，第三隔离体（4‑3）另一端与第四隔离体（4‑4）接触；其中第一隔离体（4‑1）与叶片前缘结构（1）前端形成前端受限空间（3‑1），第一隔离体（4‑1）和第四隔离体（4‑4）之间的空间被第二隔离体（4‑2）和第三隔离体（4‑3）分成3个空间，其中第二隔离体（4‑2）和叶片前缘上表面形成上受限空间（3‑2），第三隔离体（4‑3）和叶片前缘下表面形成下受限空间（3‑3），第二隔离体（4‑2）和第三隔离体（4‑3）之间为冷却空气气腔(6‑1)；上述第一隔离体（4‑1）中部设置有使前端受限空间（3‑1）和冷却空气气腔(6‑1)相通的中部冷却气体孔阵列（5‑1），第二隔离体（4‑2）的前端设置有使上受限空间（3‑2）和冷却空气气腔(6‑1)相通的第一上冷却气体孔阵列（5‑2），第二隔离体（4‑2）的后端设置有使上受限空间（3‑2）和冷却空气气腔(6‑1)相通的第二上冷却气体孔阵列（5‑3）；第三隔离体（4‑3）的前端设置有使下受限空间（3‑2）和冷却空气气腔(6‑1)相通的第一下冷却气体孔阵列（5‑4），第三隔离体（4‑3）的后端设置有使下受限空间（3‑3）和冷却空气气腔(6‑1)相通的第二下冷却气体孔阵列（5‑5）；上述叶片前缘结构（1）的叶片前缘上表面设置有使前端受限空间（3‑1）和叶片外部流场相通的有第一上气膜孔阵列（2‑1）和第二上气膜孔阵列（2‑2），使上受限空间（3‑2）和叶片外部流场相通的第三上气膜孔阵列（2‑3）；下表面设置有使前端受限空间（3‑1）和叶片外部流场相通的有第一下气膜孔阵列（2‑4）和第二下气膜孔阵列（2‑5），使下受限空间（3‑3）和叶片外部流场相通的第三下气膜孔阵列（2‑6）；前缘长度计作L, 上述叶片前缘顶端到第一隔离体（4‑1）的距离计作L0，上述叶片前缘顶端到第四隔离体（4‑4）的距离计作L1，上述叶片前缘顶端到第一上气膜孔阵列（2‑1）的距离在前缘长度的投影距离计作L2，上述叶片前缘顶端到第二上气膜孔阵列（2‑2）的距离在前缘长度的投影距离计作L3，上述叶片前缘顶端到第三上气膜孔阵列（2‑3）的距离在前缘长度的投影距离计作L4；上述叶片前缘顶端到第一下气膜孔阵列（2‑4）的距离在前缘长度的投影距离计作L5，上述叶片前缘顶端到第二下气膜孔阵列（2‑5）的距离在前缘长度的投影距离计作L6：上述叶片前缘顶端到第三下气膜孔阵列（2‑6）的距离在前缘长度的投影距离计作L7；上述L0：L=0.32‑0.45；L1：L=0.9‑1；L2：L=0.05‑0.08；L3：L=0.2‑0.3；L4：L=0.6‑0.75；L5：L=0.05‑0.08；L6：L=0.2‑0.3；L7：L=0.6‑0.75；上述第一上气膜孔阵列（2‑1）、第二上气膜孔阵列（2‑2）、第三上气膜孔阵列（2‑3）、第一下气膜孔阵列（2‑4）、第二下气膜孔阵列（2‑5）、第三下气膜孔阵列（2‑6）在叶高方向上为平行排列方式，上述中部冷却气体孔阵列（5‑1）、第一上冷却气体孔阵列（5‑2）、第二上冷却气体孔阵列（5‑3）、第一下冷却气体孔阵列（5‑4）、第二下冷却气体孔阵列（5‑5）在叶高方向上为平行排列方式；上述中部冷却气体孔阵列（5‑1）和第一上气膜孔阵列（2‑1）之间在叶高方向上为交错排列方式，上述第一上冷却气体孔阵列（5‑2）和第三上气膜孔阵列（2‑3）之间在叶高方向上为交错排列方式，上述第一下冷却气体孔阵列（5‑4）和第三下气膜孔阵列（2‑6）之间在叶高方向上为交错排列方式，即气膜孔和冷却气体孔在叶高方向上应当交错排列方式。