[发明专利]一种涡轮叶片前缘带肋旋流-气膜复合冷却结构

权利要求书

1.一种涡轮叶片前缘带肋旋流-气膜复合冷却结构，其特征在于，包括设置在涡轮叶片内部的旋流腔(2)，旋流腔(2)为圆柱形，位于涡轮叶片前缘处，所述旋流腔(2)内设置有若干螺旋肋片(3)，若干射流孔(1)在涡轮叶片压力面侧与旋流腔(2)切向连通以实现冷气的切向入射，若干前缘气膜孔(4)在涡轮叶片前缘与旋流腔(2)连通，若干叶顶气膜孔(5)在叶顶与旋流腔(2)连通，完成冷气的叶顶出流。

2.根据权利要求1所述涡轮叶片前缘带肋旋流-气膜复合冷却结构，其特征在于，所述射流孔(1)沿旋流腔(2)的轴向均匀分布，各射流孔(1)相互独立控制，射流孔(1)的孔截面为矩形，沿旋流腔(2)的轴向，相邻射流孔(1)的孔间距P与旋流腔(2)直径D的比值P/D＝1.5-6，射流孔(1)的段高H与D的比值H/D＝0.6-1，射流孔(1)的孔长R与D的比值R/D＝0.3-0.8，射流孔(1)的宽δ与D的比值δ/D＝0.02-0.1。

3.根据权利要求1所述涡轮叶片前缘带肋旋流-气膜复合冷却结构，其特征在于，所述若干螺旋肋片(3)布置在涡轮叶片前缘位置，前缘布置角度θ＝90-180°。

4.根据权利要求1或4所述涡轮叶片前缘带肋旋流-气膜复合冷却结构，其特征在于，所述若干螺旋肋片(3)分为多组，每组螺旋肋片(3)沿旋流腔(2)的轴向布置在相邻射流孔(1)之间。

5.根据权利要求4所述涡轮叶片前缘带肋旋流-气膜复合冷却结构，其特征在于，相邻每组螺旋肋片(3)的螺距Φ与旋流腔(2)直径D的比值Φ/D＝0.5-1，肋片高度h与D的比值h/D＝0.05-0.2，肋片厚度w与D的比值w/D＝0.05-0.2，所述每组螺旋肋片(3)的肋片个数为单肋、双肋或三肋，当为双肋或三肋时，组内肋片的间距Δ与D的比值Δ/D＝0.5-2。

6.根据权利要求1所述涡轮叶片前缘带肋旋流-气膜复合冷却结构，其特征在于，所述若干前缘气膜孔(4)分为多组，每组前缘气膜孔(4)沿旋流腔(2)的轴向布置在相邻射流孔(1)之间，且连通于旋流肋片(3)的下游位置。

7.根据权利要求1所述涡轮叶片前缘带肋旋流-气膜复合冷却结构，其特征在于，沿旋流腔(2)的轴向，所述相邻射流孔(1)之间的每组前缘气膜孔(4)又分为1-3个小组，每个小组由三个气膜孔组成，其中，中间气膜孔的水平方向投影方向正对叶片来流方向，其余两个气膜孔对称布置在中间气膜孔的两侧，且分别偏向压力面侧与吸力面侧壁面，以使出流分别流向压力面侧与吸力面侧。

8.根据权利要求7所述涡轮叶片前缘带肋旋流-气膜复合冷却结构，其特征在于，所述前缘气膜孔(4)为圆柱形孔，孔径d＝0.3mm-1mm，定义气膜孔中心线与垂直于涡轮叶片横截面所成的夹角为气膜孔复合角α，各所述前缘气膜孔(4)的复合角均为α，且0°＜α≤60°；所述其余两个气膜孔处于旋流腔(2)的相同轴向位置，且与中间气膜孔间隔长度为d_j/2，与中间气膜孔的水平方向夹角为β，且0°≤β≤40°，其中d_j为前缘气膜孔(4)与旋流腔(2)相交椭圆形边线的长轴长。

9.根据权利要求1所述涡轮叶片前缘带肋旋流-气膜复合冷却结构，其特征在于，所述叶顶气膜孔(5)为圆柱形孔，数量为1个，且与旋流腔(2)同轴。

10.根据权利要求1或9所述涡轮叶片前缘带肋旋流-气膜复合冷却结构，其特征在于，所述叶顶气膜孔(5)的孔径