[发明专利]一种燃气轮机涡轮动片的冷却结构

说明书

本发明公开了一种燃气机涡轮动叶的冷却结构，包括叶片内依次排列的四个通道，第一通道，紧邻叶片前缘；第二通道，与第一通道间隔设置的蛇形通道；第三通道，与第二通道间隔设置的蛇形通道；第四通道，与第三通道和叶片尾缘形成的蛇形通道；叶片顶部，位于所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道的上端，所述叶片顶部为不完整凹槽结构；叶片底部，位于所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道的下端。相比现有技术，本发明能够充分冷却叶片前缘、叶片顶部和叶身其他部分，冷却效果较好，且制造简单。

技术领域

本发明涉及地面重型燃气轮机涡轮叶片技术领域，尤其是公开了一种冷却效果较好，且制造简单的燃气轮机涡轮动片的冷却结构。

背景技术

为了提高燃气轮机整机效率，涡轮燃气温度在逐年升高，目前的燃气进口温度远高于金属材料的可承受温度，因此涡轮叶片的冷却设计成为了燃气轮机设计的关键技术之一，需要在冷气流量不超过目标值的情况下将叶片冷却至可接受的温度水平。其中，叶片前缘及其附近的换热系数很大，可以达到叶片外表面平均换热系数的2～4倍。对动叶片而言，由于其前缘直径小，该问题更加突出，前缘的换热系数很大，导致冷却难度很大。同时，动叶叶片顶部的泄漏流导致叶顶的换热系数一般也较高，且由于几何尺寸和空间限制，叶片顶部难以布置合适的冷却结构，所以动叶叶片顶部的冷却设计问题也比较突出。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种燃气轮机涡轮动叶的冷却结构，该结构能够充分冷却叶片前缘、叶片顶部和叶身其他部分，冷却效果较好，且制造简单。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种燃气轮机涡轮动叶动叶的冷却结构，包括叶片内依次排列的四个通道，

第一通道，紧邻叶片前缘；

第二通道，与第一通道间隔设置的蛇形通道；

第三通道，与第二通道间隔设置的蛇形通道；

第四通道，与第三通道和叶片尾缘形成的蛇形通道；

叶片顶部，位于所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道的上端，所述叶片顶部为凹槽结构；

叶片底部，位于所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道的下端。

优选地，所述第一通道的叶片前缘设有至少1列气膜孔。

优选地，所述气膜孔为圆形直孔，所述气膜孔的孔径DM的范围为0.025D1≤DM≤0.05D1，所述气膜孔的孔节距T的范围为0.17D1≤T≤0.25D1。

优选地，所述气膜孔为两列，进一步优选地，所述气膜孔包括第一列气膜孔和第二列气膜孔，所述第一列气膜孔和第二列气膜孔分别位于叶片前缘滞止点的压力面和吸力面。

优选地，所述第一列气膜孔和第二列气膜孔的复合角均为30°。

优选地，所述通道内设扰流肋或扰流柱。

优选地，所述扰流肋或扰流柱设置在叶片通道的压力面和吸力面，通道的两个侧壁面不布置扰流肋或扰流柱。

优选地，所述扰流肋与气体流动方向均呈+45°夹角。

优选地，所述扰流肋的高度S范围为0.025D1≤S≤0.042D1，所述扰流肋的宽度W范围为0.025D1≤W≤0.042D1，所述扰流肋的肋节距P范围为0.25D1≤P≤0.42D1。

优选地，所述扰流柱的横截面为圆形，所述扰流柱的直径YF范围为0.083D1≤YF≤0.167D1，所述扰流柱的高度WF范围为0.11D1≤WF≤0.33D1，所述扰流柱的径向节距ZF范围为0.25D1≤ZF≤0.42D1，所述扰流柱的轴向截距XF范围为0.25D1≤XF≤0.42D1。