[发明专利]带有D形微群气膜冷却孔的涡轮叶片端壁结构及其方法和燃气涡轮

权利要求书

1.燃气涡轮，包括涡轮叶片，其特征为：所述涡轮叶片的端壁结构包括如下结构： D形微群气膜冷却孔位于涡轮叶片端壁的近压力面区域，所述D形微群气膜冷却孔是由多排D形的微气膜冷却孔组成，每排D形的微气膜冷却孔包括多个D形的微气膜冷却孔；所述D形微气膜冷却孔是由微孔圆柱段和微孔扩张段组成；所述D形微气膜孔的流向沿轴线z轴方向，与气膜孔流向垂直的气膜孔截面为x-y平面；所述微孔圆柱段具有z方向流向长度L1，所述微孔圆柱段的x-y截面的为直径d1的圆形截面，所述微孔扩张段具有z方向流向长度L2，所述微孔扩张段由x-y截面直径为d1的圆形截面入口扩张为x-y截面直径为d2的圆形截面出口，在出口直径为d2的圆形截面上，从同心圆直径d1的边缘，沿z方向流向向下切除扩张段，形成微孔扩张段的D形截面出口；所述微孔扩张段的入口通过直径为d1的圆形截面与微孔圆柱段相连接，所述微孔扩张段的扩张方向为D形截面的圆弧方向，其扩张方向与主流流动流向一致；所述D形微气膜冷却孔开设于涡轮叶片端壁上，所述D形微气膜冷却孔z方向流向与涡轮叶片端壁平面有一流向倾角为α；其中D形截面的圆弧段靠近涡轮叶片端壁平面，其中D形截面的平面段远离涡轮叶片端壁平面，气膜孔z方向流向总长度L等于涡轮叶片端壁壁面厚度除以sinα；所述D形微群气膜冷却孔是由多排D形的微气膜冷却孔组成，每排D形的微气膜冷却孔包括多个D形的微气膜冷却孔；所述多排D形的微气膜冷却孔之间交叉排列或是顺排排列，沿叶片栅距方向相邻两个微气膜冷却孔的孔间距为S，沿主流流动方向相邻两排微气膜冷却孔的孔间距为P，沿展叶片栅距方向相邻两排微气膜冷却孔的孔间距为S1；

其中，带有该D形的微气膜冷却孔的某型涡轮工作叶片上端壁结构包含端壁上的常规气膜冷却孔和近压力面侧的D形微群气膜冷却孔；D形的微气膜冷却孔微孔圆柱段的具有流向z方向倾角α=30°，即端壁壁面厚度为0.5mm；流向z方向长度L₁=0.5mm，微孔圆柱段的x-y截面的圆形直径为d₁=0.1mm，微孔扩张段由入口x-y截面圆形直径为d₁=0.1mm扩张为入口x-y截面圆形直径为d₂=0.15mm并切除扩张段的与主流流向相反的扩张部分而成，微孔扩张段的入口通过直径为d₁=0.1mm的圆形截面与微孔圆柱段相连接，微孔扩张段的流向z方向长度L₂=0.5mm，微孔扩张段的出口为D形截面，其扩张方向与主流流动流向一致；沿展向叶片栅距方向相邻两个微气膜冷却孔的孔间距S=0.4mm，沿流向主流流动方向相邻两排微气膜冷却孔的孔间距P=0.6mm，沿展向叶片栅距方向相邻两排微气膜冷却孔的孔间距S₁=0.3mm，即多排D形的微气膜冷却孔之间为交叉排列。