一種用于渦輪葉片前緣氣膜冷卻的錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃氣輪機渦輪葉片技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于渦輪葉片前緣氣膜冷卻的錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景
[0002]氣膜冷卻是應(yīng)用在燃氣輪機葉片上的冷卻技術(shù)，即從壓氣機末級抽取高壓冷氣輸運到葉片內(nèi)部通道，冷氣在通道內(nèi)強化對流換熱將一部分熱量帶走，同時一部分冷氣從葉片壁上的氣膜孔噴出，這股冷氣在主流和流體科恩達效應(yīng)的作用下向下游彎曲，粘附在壁面附近，形成溫度較低的冷氣膜，將壁面同高溫燃氣隔離，并帶走部分高溫燃氣或明亮火焰對壁面的輻射熱量，從而起到良好的保護作用，以達到葉片不被高溫燃氣燒壞的目的。目前同向傾斜的并排圓柱形孔氣膜冷卻是渦輪葉片前緣區(qū)域廣泛采用的一種冷卻保護方式，但是當(dāng)圓柱形孔排內(nèi)的氣膜孔徑向傾角方向一致時，會使得臨近端壁區(qū)域處的氣膜孔加工極其困難，甚至部分區(qū)域不能加工氣膜孔，從而形成不能得到氣膜保護的區(qū)域，隔熱效果差?，F(xiàn)代高效、大功率燃氣輪機要求更高的燃氣溫度，在葉片前緣氣膜冷卻技術(shù)中采用傳統(tǒng)的同向傾斜圓柱形孔排的不足就顯得越來越突出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，克服傳統(tǒng)同向傾斜圓柱形孔排加工困難和部分區(qū)域隔熱效果差的缺點，本發(fā)明提出一種用于渦輪葉片前緣氣膜冷卻的錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:用于渦輪葉片前緣氣膜冷卻的錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)，在渦輪葉片前緣區(qū)域加工出氣膜冷卻孔排；吸力面錯位對沖氣膜孔排與壓力面錯位對沖氣膜孔排位于葉片前緣駐點錯位對沖氣膜孔排的兩側(cè)，各氣膜孔的兩端分別形成氣流的出口和入口，且與渦輪葉片內(nèi)冷通道相連通，其特點是:氣膜孔截面形狀由氣膜孔入口等截面變化為氣膜孔出口，氣膜孔沿渦輪葉片徑向傾斜，同一排的上半部分氣膜孔與下半部分氣膜孔的傾斜方向相反，且上半部分氣膜孔中心線與下半部分氣膜孔中心線沿葉片流向有錯位，形成錯位對沖孔排結(jié)構(gòu)。
[0005]各氣膜孔徑向傾斜角度α相同，各氣膜孔孔徑d相同，氣膜孔徑向傾斜角度為孔中心線在徑向與葉片表面之間的夾角，徑向傾斜角度α為25?60°，孔徑d為0.3?0.8mmο
[0006]氣膜孔排內(nèi)同向傾斜孔的徑向孔間距pi為3d?9d，氣膜孔排內(nèi)錯位氣膜孔中心線之間的流向距離s為0.5d?d，相鄰的兩錯位氣膜孔的徑向間距p2為3d?9d。
[0007]氣膜孔入口的四個頂點:al、a2、a3、a4對應(yīng)氣膜孔出口的四個頂點:bl、b2、b3、b4，孔的側(cè)壁面，包括面 al_a2_b2_bl_al、面 al_a4_b4_bl_al、面 a2_a3_b3_b2_a2、面a3-a4-b4-b3_a3，均為圓弧面；氣膜孔徑向傾角為α，即孔中心線在徑向與葉片表面之間的夾角；氣膜孔孔徑為d ;氣膜孔排內(nèi)同向傾斜孔的徑向孔間距為pl，即bl’點與dl’點之間的徑向距離，也是bl點與dl點之間的徑向距離；氣膜孔排內(nèi)錯位氣膜孔中心線之間的流向距離為S，即b2’點與b4點之間的流向距離；相鄰的兩錯位氣膜孔的徑向間距為p2，即bl’點與bl點之間的徑向距離。
[0008]有益效果
[0009]本發(fā)明提出的用于渦輪葉片前緣氣膜冷卻的錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)，所開氣膜孔為圓柱形孔，孔截面形狀由橢圓形入口等截面變化為橢圓形出口 ；氣膜孔沿渦輪葉片徑向傾斜，同一排的上半部分氣膜孔與下半部分氣膜孔的傾斜角度相同，傾斜方向相反，且上半部分氣膜孔中心線與下半部分氣膜孔中心線沿葉片流向有錯位，形成錯位對沖孔排結(jié)構(gòu)。氣膜孔徑向傾角α為25?60° ;氣膜孔孔徑d為0.3?0.8mm ;氣膜孔排內(nèi)同向傾斜孔的徑向孔間距Pl為3d?9d ;氣膜孔排內(nèi)錯位氣膜孔中心線之間的流向距離s為0.5d?d ;相鄰的兩錯位氣膜孔的徑向間距p2為3d?9d。錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)使得噴出的冷氣在葉片前緣壁面上可形成較為穩(wěn)定的氣膜覆蓋區(qū)，改善了氣膜冷卻效果。
[0010]本發(fā)明錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相比，克服了用于渦輪葉片前緣氣膜冷卻的傳統(tǒng)同向傾斜孔排在臨近端壁區(qū)域加工困難和隔熱效果差的問題，具有加工簡便、成本低的特點。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明一種用于渦輪葉片前緣氣膜冷卻的錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)作進一步詳細說明。
[0012]圖1為本發(fā)明錯位對沖氣膜孔排位于葉片上部位示意圖。
[0013]圖2為錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0014]圖3為錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0015]圖4為錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)透視圖。
[0016]圖中:
[0017]1.前緣駐點錯位對沖氣膜孔排2.吸力面錯位對沖氣膜孔排3.壓力面錯位對沖氣膜孔排4.渦輪葉片內(nèi)冷通道5.氣膜孔入口 6.氣膜孔出口
【具體實施方式】
[0018]本實施例是一種用于渦輪葉片前緣氣膜冷卻的錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)。
[0019]參閱圖1?圖4，渦輪葉片前緣氣膜冷卻的錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)，包括前緣駐點錯位對沖氣膜孔排1、吸力面錯位對沖氣膜孔排2、壓力面錯位對沖氣膜孔排3、渦輪葉片內(nèi)冷通道4 ;在渦輪葉片前緣區(qū)域加工出氣膜冷卻孔排，吸力面錯位對沖氣膜孔排2與壓力面錯位對沖氣膜孔排3位于葉片前緣駐點錯位對沖氣膜孔排I的兩側(cè)，各氣膜孔截面形狀由氣膜孔入口 5等截面變化為氣膜孔出口 6，且與渦輪葉片內(nèi)冷通道相連通；錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)使得噴出的冷氣在葉片前緣壁面上形成較為穩(wěn)定的氣膜覆蓋區(qū)。
[0020]實施例一:
[0021]本實施例是某型燃氣輪機渦輪葉片前緣區(qū)域開有錯位對沖氣膜孔排結(jié)構(gòu)。所開氣膜孔為圓柱形孔，氣膜孔截面形狀由氣膜孔入口等截面變化為氣膜孔出口，氣膜孔沿渦輪葉片徑向傾斜，同一排的上半部分氣膜孔與下半部分氣膜孔的傾斜角度大小相同，但傾斜方向相反，而且上半部分氣膜孔中心線與下半部分氣膜孔中心線沿葉片流向有錯位，形成錯位對沖孔排結(jié)構(gòu)。
[0022]氣膜孔橢圓形