[发明专利]一种具有气膜冷却凹槽的涡轮叶片

权利要求书

1.一种具有气膜冷却凹槽的涡轮叶片，叶身主体包括叶顶面、压力面侧壁和吸力面侧壁，叶顶面位于压力面侧壁和吸力面侧壁之间，压力面侧壁和吸力面侧壁均在上方设置肩壁，肩壁包括压力侧肩壁和吸力侧肩壁，压力侧肩壁沿压力面侧壁的叶顶曲线从前缘点开始至尾缘点结束，吸力侧肩壁沿吸力面侧壁的叶顶曲线从前缘点开始至尾缘点结束，压力侧肩壁和吸力侧肩壁形成叶顶凹槽，其特征在于，所述叶顶凹槽中设置有叶顶肋条，叶顶肋条包括叶顶前缘肋条和叶顶尾缘肋条；所述叶顶凹槽的叶顶前缘部分至少设置一条叶顶前缘肋条，所述叶顶前缘肋条连接压力侧肩壁和吸力侧肩壁，叶顶凹槽的叶顶尾缘部分至少设置一条叶顶尾缘肋条，所述叶顶尾缘肋条一端连接压力侧肩壁，另一端位于叶片中弦线处，所述叶顶肋条下游设置肋下游气膜孔，肋下游气膜孔包括第一气膜孔和第二气膜孔，每条所述叶顶前缘肋条下游设置第一气膜孔，每条所述叶顶尾缘肋条下游设置第二气膜孔；

所述叶顶凹槽的叶顶前缘部分设置两条叶顶前缘肋条，包括第一叶顶前缘肋条和第二叶顶前缘肋条；所述叶顶凹槽的叶顶尾缘部分设置两条叶顶尾缘肋条，包括第一叶顶尾缘肋条和第二叶顶尾缘肋条；所述第一叶顶前缘肋条与第二叶顶前缘肋条之间设置第一气膜孔，且第一气膜孔靠近第一叶顶前缘肋条；所述第二叶顶前缘肋条与第一叶顶尾缘肋条之间设置第一气膜孔，且第一气膜孔靠近第二叶顶前缘肋条；所述第一叶顶尾缘肋条与第二叶顶尾缘肋条之间设置第二气膜孔，且第二气膜孔靠近第一叶顶尾缘肋条；所述第二叶顶尾缘肋条与叶顶尾缘之间设置第二气膜孔，且第二气膜孔靠近第二叶顶尾缘肋条。

2.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，所述叶顶前缘肋条和叶顶尾缘肋条与叶片中弦线交点的切线方向的夹角保持固定角度，夹角范围为30°~90°。

3.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，所述叶顶前缘肋条设置于叶片轴向弦长从叶顶前缘到叶顶尾缘的10%~40%范围之间，所述叶顶尾缘肋条设置于叶片轴向弦长从叶顶前缘到叶顶尾缘的50%~80%范围之间。

4.根据权利要求3所述的涡轮叶片，其特征在于，所述第一气膜孔和第二气膜孔设置于叶顶中弧线上或沿压力面侧壁排布。

5.根据权利要求4所述的涡轮叶片，其特征在于，叶片前缘设置贯穿叶身主体内部的前缘冷却通道，叶片尾缘设置贯穿叶身主体内部的尾缘冷却通道，所述第一气膜孔与前缘冷却通道连通，所述第二气膜孔与尾缘冷却通道连通。

6.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，涡轮叶片高度为S，所述肩壁高度H的范围为1.5%S~3.5%S，肩壁宽度W范围为0.2H~0.5H。

7.根据权利要求6所述的涡轮叶片，其特征在于，所述叶顶肋条与肩壁的高度差均为0~0.5H，叶顶肋条的高宽比范围为1.5~3。

8.根据权利要求5所述的涡轮叶片，其特征在于，所述肋下游气膜孔孔径d的取值范围为0.6mm~2mm，叶顶型面弦长为D，肋下游气膜孔设置于叶顶型面弦长从叶顶前缘到叶顶尾缘的4.2%D-86.6%D。