一种提高燃机高温部件冷却效率的气膜孔结构的制作方法
【专利摘要】一种气膜孔结构，是将两个圆形气膜孔通过条缝连接，组成一个气膜孔。本发明的气膜孔结构，容易加工，费用低廉，满足高温部件结构强度，同时还能获得较高的冷却效率。
【专利说明】一种提高燃机高温部件冷却效率的气膜孔结构
【技术领域】
[0001]本发明提出一种提高燃气轮机高温部件冷却效率的气膜孔结构，针对燃气轮机压气机，燃烧室、涡轮叶片及端壁气膜冷却技术而研发，布置在燃烧室，涡轮叶片及端壁的壁面上，实现对燃气轮机高温部件的有效冷却。
【背景技术】
[0002]目前，燃气轮机涡轮入口温度达到1800~2200K，远远高于燃烧室，涡轮叶片及端壁等部件的熔点，因此需要采用冷却技术来保证燃气轮机高效安全运行。在过去几十年里，气膜冷却被广泛应用于燃气轮机压气机，燃烧室，以及涡轮叶片上。
[0003]为了使气膜均匀覆盖在高温部件表面，获得较高的冷却效率，气膜孔的结构非常关键。近几十年应用最多的是圆形气膜孔，然而由于圆形气膜孔出口动量较高，会产生反向涡对，使得气膜脱离壁面，从而导致主流气体接触到高温部件，冷却效率降低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种提高燃机高温部件冷却效率的气膜孔结构，以改善公知技术中存在的缺陷。
[0005]为实现上述目的，本发明提供的气膜孔结构，是将两个圆形气膜孔通过条缝连接，组成一个气膜孔。
[0006]本发明的的气膜孔结构，容易加工，费用低廉，满足高温部件结构强度，同时还能获得较高的冷却效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明的气膜孔结构示意图。
[0008]图2是图1中气膜孔结构的俯视图。
[0009]图3为公知圆形气膜孔结构。
[0010]图4中A显示的是公知的圆形气膜孔结构的冷却效率云图，图4中B是本发明气膜孔结构的冷却效率云图。
[0011]图5显示的是公知圆形气膜孔(▲)和本发明的气膜孔()下游展向平均气膜冷却效率比较示意图。
【具体实施方式】
[0012]本发明提供的提高燃气轮机高温部件冷却效率的气膜孔结构，是将公知的两个圆形气膜孔通过条缝W连接，组成一个新的气膜孔(如图1和2所示)。从两个圆形孔出来的气流虽然仍能形成反向涡对，但彼此相互抵消，加上中间有条缝连接，使两个圆孔气流相通，这也会减弱反向涡对，从而提高气膜冷却效率。新型气膜孔由两个圆孔和一个条缝组成，结构简单，加工费用低廉。[0013]为了考察本发明的气膜孔的冷却效率，将其与公知圆形气膜孔进行对比。
[0014]本发明的每个圆形气膜孔直径D为12.7mm，气膜孔长度为4D，气膜孔入射角度α为30°，两个气膜孔的圆心距H为16.7mm，连接两圆孔的条缝宽度W为4mm。
[0015]公知的圆形气膜孔结构如图3所示，气膜孔直径D为12.7mm，气膜孔长度为4D，气膜孔角度α为30° ,气膜孔间距为3D。
[0016]从图4中可以看出，本发明的气膜孔的冷却效率远高于圆形气膜的冷却效率，并且能在气膜孔下游远处保持较高的水平；气膜展向覆盖面积远大于公知圆形气膜孔的情况。与公知圆形气膜孔相比，本发明的气膜孔结构更能很好的保护叶片表面。
[0017]图5显示的是气膜孔下游展向平均气膜冷却效率。从图中可以看出，与公知圆形气膜孔结构相比，本发明的气膜孔结构使冷却效率提高了 35.04%?44.96%。
【权利要求】
1.一种气膜孔结构，是将两个圆形气膜孔通过条缝连接，组成一个气膜孔。
【文档编号】F02C7/12GK104033251SQ201410259696
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】成克用, 淮秀兰, 李勋锋, 周小明 申请人:中国科学院工程热物理研究所