[发明专利]一种具有煤油冷却微通道的涡轮叶片

说明书

本发明涉及一种具有煤油冷却微通道的涡轮叶片，包括：涡轮叶片本体以及设置在其内部的冷却微通道，其中，涡轮叶片本体包括叶顶、叶根以及位于叶顶与叶根之间的叶身，叶身由叶片压力面、和叶片吸力面围设而成，在叶片压力面与叶片吸力面的连接处分别形成叶片前缘和叶片尾缘；冷却微通道的进口和出口均设置在叶顶上，其中，进口靠近叶片前缘，出口靠近叶片尾缘；冷却微通道包括进口分流段、第一分流支路、第二分流支路、第一过渡段、第二过渡段、第一汇流支路、第二汇流支路和出口汇流段。本发明的涡轮叶片设置的冷却微通道，相比于较大直径的通道，对流换热过程更强烈，换热效果更明显，对涡轮叶片的冷却效果更好。

技术领域

本发明属于涡轮基组合循环发动机领域，具体涉及一种具有煤油冷却微通道的涡轮叶片。

背景技术

随着航空航天技术的不断发展和国防需要，对航空航天发动机的性能提出了越来越高的要求，叶片是发动机里重要的部件。根据卡诺循环分析，燃气涡轮发动机推力的提高很大程度上依赖于涡轮前总温的提高，根据计算，涡轮前端温度每提高55℃,在发动机尺寸不变的条件下,发动机推力约可提高10％。为了满足涡轮前越来越高的高温工作环境，叶片的冷却结构设计也更加复杂。对涡轮叶片冷却结构设计提出了更高要求。

现代航空燃气涡轮发动机为了获得更高的推重比和热效率，不断提高涡轮入口温度，目前涡轮进口温度已经远远超过叶片材料的熔点温度，必须采用复杂的冷却技术来保持涡轮叶片的正常工作。综合考虑冷却效果与发动机的效率，对发动机涡轮叶片冷却主要有以下几个要求：(1)尽量减少冷却工质的用量；(2)提高冷却效率；(3)使冷却叶片的温度尽量均匀。

常见的叶片冷却方式有内部对流冷却和外部气膜冷却，对于内部对流冷却方式，多采用常规尺寸的冷却微通道，在冷却微通道内通入冷却气体或液体，以实现对叶片的冷却，但是常规尺寸的冷却微通道，对叶片前缘的冷却效果非常有限，而且冷却不均匀。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有煤油冷却微通道的涡轮叶片。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种具有煤油冷却微通道的涡轮叶片，包括：涡轮叶片本体以及设置在其内部的冷却微通道，其中，

所述涡轮叶片本体包括叶顶、叶根以及位于所述叶顶与所述叶根之间的叶身，所述叶身由叶片压力面、和叶片吸力面围设而成，在所述叶片压力面与所述叶片吸力面的连接处分别形成叶片前缘和叶片尾缘；

所述冷却微通道的进口和出口均设置在所述叶顶上，其中，所述进口靠近所述叶片前缘，所述出口靠近所述叶片尾缘；

所述冷却微通道包括进口分流段、第一分流支路、第二分流支路、第一过渡段、第二过渡段、第一汇流支路、第二汇流支路和出口汇流段，其中，

所述第一分流支路、所述第一汇流支路和所述第一过渡段均按照所述叶片吸力面的曲率设置；所述第二分流支路、所述第二汇流支路和所述第二过渡段均按照所述叶片压力面的曲率设置；

所述进口分流段的第一端连接所述进口，第二端分别与所述第一分流支路和所述第二分流支路连接；所述出口汇流段的第一端连接所述出口，第二端分别与所述第一汇流支路和所述第二汇流支路连接；

所述第一分流支路和所述第一汇流支路分别通过若干流体微通道与所述第一过渡段连接；所述第二分流支路和所述第二汇流支路分别通过若干所述流体微通道与所述第二过渡段连接。

在本发明的一个实施例中，所述第一分流支路、所述第二分流支路、所述第一汇流支路和第二汇流支路均位于靠近所述叶顶的位置处，

所述第一过渡段和第二过渡段均位于靠近所述叶根的位置处。

在本发明的一个实施例中，所述进口分流段和所述出口汇流段均呈圆台状，该圆台的顶面直径为1.5-2mm，底面直径为4-4.5mm，所述圆台直径较大的一端作为第一端与所述进口或所述出口连接。