[发明专利]一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构

权利要求书

1.一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构，其特征在于，在涡轮静叶(1)进口的静叶端壁(2)上安装了泄漏流(5)的预旋结构(4)；所述预旋结构(4)是由涡轮静叶(1)缩小数倍后的多个叶片沿静叶端壁(2)周向排列组成的多个收缩通道，且泄漏流(5)在收缩通道中的流动方向与端壁通道中的压力梯度或者横流的方向相反，即由叶栅通道的吸力面指向压力面，目的是为了给泄漏流(5)提供更大的指向叶栅通道压力面侧的射流动量，以利于对端壁通道的压力面侧提供冷却保护；泄漏流(5)由静叶端壁上游盘腔间隙(3)流向叶栅通道时，首先流经安装于端壁(2)上游的预旋结构(4)，发生流动的加速和方向的改变，随后流向端壁通道压力面侧，对该区域形成冷气覆盖；泄漏流(5)在叶栅通道中向下游迁移时，在端壁通道压力面指向吸力面的横向压力梯度和横流的作用下，泄漏流(5)逐渐向叶栅通道的吸力面侧迁移，从而扩大泄漏流(5)在端壁表面的冷却覆盖面积。

2.根据权利要求1所述的一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构，其特征在于，所述涡轮静叶(1)的缩小倍数取决于静叶端壁上游盘腔间隙(3)与涡轮静叶(1)前缘之间的距离和涡轮静叶(1)的相对大小，缩小倍数为7～10倍。

3.根据权利要求1所述的一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构，其特征在于，所述的预旋结构(4)为多支缩小后叶片沿静叶端壁(2)周向排列组成多收缩通道，其节距P_y为0.08～0.1倍的涡轮静叶(1)的叶栅节距P。

4.根据权利要求3所述的一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构，其特征在于，所述的预旋结构(4)最靠近端壁通道吸力面的叶片的前缘点与端壁通道吸力面涡轮静叶前缘点之间的距离P_ss为0.2P～0.3P。

5.根据权利要求3所述的一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构，其特征在于，所述的预旋结构(4)最靠近端壁通道压力面的叶片的尾缘点与端壁通道压力面涡轮静叶前缘点之间的距离P_ps为0.01P～0.05P。

6.根据权利要求1所述的一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构，其特征在于，所述的预旋结构(4)中的气流流动方向与涡轮静叶(1)中的气流沿周向流动方向相反。

7.根据权利要求6所述的一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构，其特征在于，所述的预旋结构(4)中气流沿周向流动方向与涡轮静叶(1)中气流流动方向相反是通过将缩小后的涡轮静叶反向安装于端壁通道进口上游来实现的，即预旋结构(4)叶片的安装角与涡轮静叶(1)的安装角相反。

8.根据权利要求1所述的一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构，其特征在于，所述的预旋结构(4)位于叶栅通道入口与静叶端壁上游盘腔间隙(3)之间，预旋结构(4)叶片尾缘点与涡轮静叶(1)前缘点之间的距离L_TE为0.01倍的涡轮静叶轴向弦长C_ax，预旋结构(4)叶片前缘点与静叶端壁上游盘腔间隙(3)出口尾缘之间的距离L_LE为0.5～1.0mm。

9.根据权利要求1所述的一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构，其特征在于，所述的预旋结构(4)的叶片高度为涡轮静叶(1)高度的0.5％～2.0％；预旋结构(4)的叶片高度为等高布置的，或高低依次循环布置。

10.根据权利要求1所述的一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构，其特征在于，所述的静叶端壁上游盘腔间隙(3)位于端壁(2)的上游，既是燃烧室与涡轮第一级静叶之间的盘腔间隙，也是上游动叶和静叶之间的盘腔间隙。