[发明专利]一种用于涡轮叶片的拱型凹槽气膜冷却结构

摘要

本发明公开了一种用于涡轮叶片的拱型凹槽气膜冷却结构，通过在气膜孔出口设置拱形凹槽前缘与带倒圆角的凹槽后缘而成。拱形凹槽前缘通过将横向凹槽的底部与四分之一圆柱弧求差得到，且圆柱弧的半径小于槽深。拱形前缘有效地将气流离开气膜孔后的法向速度平顺过渡为流向速度，避免大量冷却气流直接射入主流造成冷气损失；冷却气流速度的平缓过渡，减小了射流的动量损失，使射流更好地贴覆壁面。带倒圆角的凹槽后缘减少了射流与后缘的碰撞，从而降低了冷却气流的流动阻力，使得射流更加容易的分向两边，增加冷气的展向覆盖，与此同时，还可使得爬升出凹槽的冷气紧紧贴覆在近壁面处，形成气膜对凹槽下游壁面保护,冷却效果好。

主权项

一种用于涡轮叶片的拱型凹槽气膜冷却结构，包括压力面拱型凹槽气膜孔、吸力面拱型凹槽气膜孔、内冷通道，拱型凹槽气膜孔包括凹槽前缘、气膜孔板、气膜孔、凹槽后缘、圆柱弧、倒圆角，其特征在于:在气膜孔出口部位设置有凹槽前缘与凹槽后缘，凹槽前缘与凹槽后缘组合形成拱形凹槽，位于气膜孔板上面，凹槽前缘底部与气膜孔出口前缘平齐，凹槽后缘与气膜孔出口后缘平齐；凹槽前缘与凹槽后缘的底部间距为W,凹槽前缘与凹槽后缘的厚度为H；气膜孔展向间距为S；所述气膜孔最小截面当量直径Df取值范围为0.3～2mm，气膜孔流向倾角θ取值范围为30～60°,气膜孔展向间距S取值范围为2Df～4Df；凹槽前缘与凹槽后缘的厚度H取值范围为0.5Df～1.5Df；所述凹槽前缘为拱形结构,通过将横向凹槽的底部与圆柱弧求差得到，用于求差的圆柱弧半径Rl比凹槽前缘厚度H小0.1Df；所述圆柱弧为四分之一圆柱；所述凹槽后缘带有倒圆角,倒圆角半径Rt的取值范围为0.3Df～1.5Df。