一种燃烧室与涡轮的过渡段结构的制作方法

本实用新型涉及一种燃烧室与涡轮的过渡段结构，尤其涉及一种基于时序效应的燃烧室与涡轮的过渡段结构。

背景技术：

燃气轮机燃烧室出口气流通常存在严重的温度梯度，表现为核心存在局部高温区即热斑。一方面，热斑对涡轮的可靠性和寿命有重要影响，另一方面，热斑也引入了时序效应的概念，即热斑相对高压涡轮导叶的周向位置，会对涡轮热负荷与气动性能产生影响。尤其对于微小型燃气轮机为了提高紧凑性采用C型过渡段，因此热斑、时序效应更为复杂。同时，燃烧室出口气流还存在着出口气流角不均匀的特点，这会导致气流在流经高压导叶时会产生进气损失。为了解决热斑对于高压涡轮热力性能的影响，并改善气流的流动，需要设计一种过渡段，能基于时序效应，改变热斑相对高压涡轮的周向位置，以到达控制涡轮表面最高温度在一定范围并同时尽量降低平均温度的效果，且这种过渡段还能达到整合气流的目的。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种基于时序效应的燃烧室与涡轮的过渡段结构，使其具有整流，提高涡轮效率和改变热斑周向位置，可以明显控制高压涡轮局部高温和降低平均温度，延长高压涡轮实用寿命的优点。

本实用新型通过以下技术方案解决上述问题：

一种燃烧室与涡轮的过渡段结构，包括外端壁、内端壁以及设置在所述外端壁与内端壁之间的导流板，其特征在于，所述过渡段用于连接回流燃烧室及高压涡轮，所述外端壁为外周机匣的内表面，所述内端壁为轮毂的外表面。所述导流板从过渡段进口延伸至出口，从过渡段进口流进的气流沿着导流板流向出口，能改变下游高压涡轮导叶进气角，并改变热斑周向位置。

进一步地，所述内外端壁之间均匀排列着导流板，且导流板进口周向位置位于每相邻两个火焰筒正中间，导流板数量与火焰筒数量相同。

进一步地，所述导流板所使用的材料应满足耐热性能良好。

进一步地，所述导流板的气流进口角由燃烧室出口气流而定，气流出口角由高压导叶进口角而定，且带有周向位置的偏转角度Ф，可以达到整流与改变热斑周向位置的目的。

本实用新型中，所述导流板偏转角度Ф由如下步骤确定：

步骤1.定义m个导流板周向偏转角度Δθ，且mΔθ_t＝360°/n，其中n为火焰筒个数；

步骤2.分别取Ф＝i×Δθ(i＝0,1,...,m-1)，对导流板进行造型，偏转角为Ф，导流板进口角等于燃烧室出口气流角，出口角等于高压导叶进口角，叶型采用中弧线加厚度分布的造型方法；

步骤3.对m种带有导流板的过渡段及一级高压涡轮导叶进行一体化流热耦合数值计算；

步骤4.提取导叶表面的T_max和T_ave；

步骤5.比较各个情况下的计算结果，在T_max小于导叶材料许用温度时，取T_ave最小时的导叶偏转角Ф，该值对应的导流板为最终选取样本。

同现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型的燃烧室与涡轮的过渡段结构，包括外端壁、内端壁以及设置在所述外端壁与内端壁之间的导流板。所述外端壁为外周机匣的内表面，所述内端壁为轮毂的外表面。所述导流板从过渡段进口延伸至出口，从过渡段进口流过的气流沿着导流板流向出口，能改变进口角，并改变周向位置。该结构的基于时序效应的燃烧室-涡轮过渡段，具有整流，提高涡轮效率和改变热斑周向位置，可以明显控制高压涡轮局部高温和降低平均温度，延长高压涡轮实用寿命的优点。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型的总体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解。需要说明的是，以下所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。实际上，在未背离本实用新型的范围或精神的情况下，可以在本实用新型中进行各种修改和变化，这对本领域技术人员来说将是显而易见的。

如图1-2所示，本实用新型的燃烧室与涡轮的过渡段结构，包括外端壁1、内端壁2以及设置在外端壁1与内端壁2之间的导流板3，导流板3均匀排列在外端壁1与内端壁2之间，且导流板3进口周向位置位于每相邻两个火焰筒正中间，导流板3的数量与火焰筒数量相同，导流板3所使用的材料应满足耐热性能良好。过渡段用于连接回流燃烧室4及高压涡轮5，外端壁1为外周机匣的内表面，内端壁2为轮毂的外表面。导流板3从过渡段进口延伸至出口，从过渡段进口流进的气流沿着导流板3流向出口，能改变下游高压涡轮5导叶进气角，并改变热斑周向位置。导流板3的气流进口角由燃烧室出口气流而定，导流板3的气流出口角由高压导叶进口角而定，且带有周向位置角度的偏转Ф，可以达到整流与改变热斑周向位置的目的。

导流板偏转角度Ф由如下步骤确定。

步骤1.定义m个导流板周向偏转角度Δθ，且mΔθ_t＝360°/n，其中n为火焰筒个数；

步骤2.分别取Ф＝i×Δθ(i＝0,1,...,m-1)，对导流板进行造型，偏转角为Ф，导流板进口角等于燃烧室出口气流角，出口角等于高压导叶进口角，叶型采用中弧线加厚度分布的造型方法；

步骤3.对m种带有导流板的过渡段及一级高压涡轮导叶进行一体化流热耦合数值计算；

步骤4.提取导叶表面的T_max和T_ave；

步骤5.比较各个情况下的计算结果，在T_max小于导叶材料许用温度时，取T_ave最小时的导叶偏转角Ф，该值对应的导流板为最终选取样本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。