專利名稱：用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的翼面結(jié)構(gòu)，更具體地涉及可為翼面的關(guān)鍵部位提供冷卻流體如空氣的結(jié)構(gòu)。
在這種應(yīng)用中通常使用傳熱特征件如湍流條(trip strip)來形成湍流流動。湍流條的設(shè)計較為復(fù)雜，其在湍流條高度、連續(xù)性以及通向此通道的冷卻流的角度方面具有多種變化。雖然這些設(shè)計已大體上被證明可應(yīng)用于整個翼面，然而它們集中在提高翼面的一個很小區(qū)域內(nèi)的傳熱的微觀水平。在授予Lee的題為“用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的翼面的冷卻通道的湍流器結(jié)構(gòu)”的美國專利5738493、授予Kercher的題為“具有可變結(jié)構(gòu)的湍流器的渦輪葉片”的美國專利5695321以及授予Lee的題為“傾斜的湍流促進(jìn)器”的美國專利4514144中公開了這種設(shè)計的一些例子。
這些傳熱特征件提高了翼面結(jié)構(gòu)將熱量傳遞給在翼面中流過的冷卻流體的能力。一個量度是結(jié)構(gòu)的傳熱效率，它是在給定流量和溫度下通道的一部分穿過限制了支管的壁之間的基準(zhǔn)溫度差而將熱量傳遞給在支管中流動的冷卻流體的能力。在給定操作條件下增大湍流條高度或者減小湍流條之間的間距可以提高傳熱效率，同時在流體經(jīng)過特征件時驅(qū)動流體的壓力的損耗增大。用于檢測相關(guān)結(jié)果的一個方便的參數(shù)為正規(guī)化的湍流條高度-間距比，即湍流條高度除以間距并乘以100。
雖然已經(jīng)開發(fā)出這些用于翼面內(nèi)的較小區(qū)域的特定構(gòu)件，然而問題在于如何以一種可促進(jìn)傳熱同時又不會令人無法接受地增加制造成本的方式來使用它們。所關(guān)注的一個方面是用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的翼面，由于與飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)相比工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的操作條件沒有那么惡劣，因此它沒有如傳統(tǒng)那樣采用復(fù)雜的設(shè)計。
因此，在本申請的受讓人的指引下，科學(xué)家和工程師已在致力于開發(fā)出用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的翼面的整體冷卻方案，其能夠提供可令人接受的傳熱效率和制造成本。
根據(jù)本發(fā)明，用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片具有包括兩個蛇形通道的翼面，各通道具有三個串聯(lián)的沿翼展方向的支管，用于使冷卻空氣從中間區(qū)域流動到翼面的相關(guān)邊緣區(qū)域，其中各蛇形通道的各個支管在此支管的至少一部分上具有大于前一支管的湍流條高度-間距比，從而在各蛇形通道內(nèi)的冷卻空氣移動到更接近翼面的相關(guān)邊緣區(qū)域時使各下游支管的傳熱效率增大到比上游支管的傳熱效率更大，而且各蛇形通道的各個支管的湍流條陣列具有恒定間距(除了沿著通道排出冷卻空氣的最后的支管外)，從而可促進(jìn)制造和檢查的容易性，同時使邊緣區(qū)域的散熱強(qiáng)于中間區(qū)域的散熱。
根據(jù)一個實施例，前蛇形通道和后蛇形通道的第三支管在此第三支管的至少一部分上具有比其它支管更大的湍流條高度。
根據(jù)本發(fā)明，前蛇形通道和后蛇形通道的第三支管在此第三支管的至少一部分上具有比第二支管更大的湍流條高度和正規(guī)化的高度-間距比，這樣，在冷卻空氣流沿下游方向前進(jìn)時可使第三支管和第二支管之間的傳熱效率的增加大于第二支管和第一支管之間的傳熱效率的增加。
根據(jù)一個實施例，兩個蛇形通道的第三支管均具有可接收來自第二支管的冷卻空氣的第一部分和位于第一部分外側(cè)的第二部分，第二部分具有比第一部分更大的湍流條高度和湍流條高度-間距比，第二支管的湍流條高度或者湍流條高度-間距比較第一支管更大，從而連續(xù)地增大了下游方向的第二和第三支管的傳熱效率。
根據(jù)一個實施例，具有湍流條陣列的各蛇形通道的第一和第二支管的湍流條高度和湍流條高度-間距比在整個第一支管或整個第二支管上并未增大。
根據(jù)一個實施例，轉(zhuǎn)子葉片具有設(shè)置于前緣和最前方蛇形通道的第三支管之間的第三通道，第三通道具有與葉根相鄰的第一部分和與葉尖相鄰的第二部分，第二部分具有比第一部分更大的湍流條高度和湍流條高度-間距比。
本發(fā)明的一個主要特征是具有前蛇形通道和后蛇形通道的可冷卻的翼面，并在中間區(qū)域中設(shè)有入口支管，中間區(qū)域在前蛇形通道中帶有湍流條但在后蛇形通道中并未帶有湍流條。另一特征是各通道的支管內(nèi)的湍流條高度，對多數(shù)支管來說此高度在支管長度上是不變的。另一特征是各通道的支管內(nèi)的湍流條間距，對多數(shù)支管來說此間距在支管長度上是不變的。還有的一個特征是在各支管間湍流條的高度存在差異，以及支管的傳熱效率沿下游方向連續(xù)地增大。還有的一個特征是湍流條的角度方位，其與限制了各蛇形通道的相鄰結(jié)構(gòu)形成銳角。在一個實施例中的另一特征是第三通道內(nèi)的湍流條的角度方位，其在湍流條的上游側(cè)與前蛇形通道的肋形成銳角。
本發(fā)明的一個主要優(yōu)點在于翼面的成本，它是由在翼面冷卻通道的多數(shù)支管上具有高度和間距相對穩(wěn)定的湍流條的可冷卻翼面的檢查和制造的容易性所帶來的。另一優(yōu)點在于在操作條件下的翼面的耐用性，它是由在一些冷卻負(fù)載從中間區(qū)域移動到前蛇形通道時可對翼面的前緣區(qū)域和后緣區(qū)域進(jìn)行可接受的冷卻以及用前緣通道來加強(qiáng)對前蛇形通道所冷卻的區(qū)域的冷卻所帶來的。
根據(jù)本發(fā)明的下述詳細(xì)介紹和附圖，可以更加清楚本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點。


圖1是顯示了處于安裝狀態(tài)下的工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的部分剖開的示意性透視圖；圖2是用于圖1所示工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)子組件的透視圖，其中轉(zhuǎn)子組件被部分地剖開以顯示轉(zhuǎn)子輪盤和可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片的一部分；圖3是圖2所示轉(zhuǎn)子葉片的側(cè)剖視圖，轉(zhuǎn)子葉片被剖開以顯示其內(nèi)部；圖4是在翼面的約40％跨度處沿圖3中線4-4的剖視圖，其中顯示了前蛇形通道、后蛇形通道和第三前緣通道，并顯示了在翼弦方向延伸的平面內(nèi)測量的通道的最小高度；圖5是一部分蛇形通道的示意性剖視圖，顯示了位于翼面上所選跨度位置處的與通道的各支管相鄰的湍流條陣列，為簡化起見略去了翼面的其余部分；圖6是圖5所示通道的一部分的示意性剖視圖，概略地顯示了湍流條的相對高度與通道的最小高度；圖7是前蛇形通道和后蛇形通道的順序相連的支管的以密耳為單位的湍流條高度和已乘了100的無量綱的湍流條高度-間距比的圖形表示；圖8A和圖8B是與圖7的圖形表示相似的前蛇形通道和后蛇形通道的圖形表示，顯示了相鄰各通道的三個支管，并且形象地顯示了以密耳為單位的湍流條高度和已乘了100的無量綱的高度-間距比；圖9是相對于冷卻空氣的流動路徑向下游看去的一個通道的一部分的示意性局部透視圖，顯示了湍流條與相鄰翼面結(jié)構(gòu)以及與冷卻空氣流動路徑的關(guān)系。
圖1是部分剖開的示意性透視圖，顯示了工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)12的一個裝配體10。裝配體包括由箱體14表示的外殼，其具有使空氣進(jìn)入到箱體中的入口16和用于將用過的工作介質(zhì)氣體排出箱體的出口18。
工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)12具有壓縮段22、燃燒段24以及包括了自由渦輪(未示出)的渦輪段26。工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)具有轉(zhuǎn)子組件，其具有繞軸線A設(shè)置的軸(未示出)。軸將能量傳遞給壓縮段，并將氣體排到自由渦輪中以驅(qū)動此自由渦輪。自由渦輪通過第二軸28與機(jī)器如發(fā)電機(jī)32相連，從而將旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能量傳遞給發(fā)電機(jī)。
工作介質(zhì)氣體的流動路徑34延伸穿過壓縮段22、燃燒段24和渦輪段26?？諝庑问降墓ぷ鹘橘|(zhì)氣體流入到壓縮段中，在此氣體被壓縮。大部分被壓縮的工作介質(zhì)氣體(空氣)流入到燃燒室中?？諝庠谌紵抑信c燃料混合并燃燒，從而使氣體的能量增加。熱的高壓工作介質(zhì)氣體通過渦輪段而發(fā)生膨脹，以驅(qū)動轉(zhuǎn)子組件在壓縮段內(nèi)壓縮氣體，并且氣體被排出以驅(qū)動自由渦輪。已壓縮的工作介質(zhì)氣體(空氣)的一小部分從壓縮段流到渦輪段，用于冷卻渦輪段中的關(guān)鍵部件。
圖2是用于圖1所示工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)12的轉(zhuǎn)子組件36的一部分的透視圖。轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)子輪盤38以及與轉(zhuǎn)子輪盤相接合的轉(zhuǎn)子葉片42。轉(zhuǎn)子葉片具有外部44和內(nèi)部46?？衫鋮s的轉(zhuǎn)子葉片具有翼展方向Ds和翼弦方向Dc。在操作條件下可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片延伸到熱的工作介質(zhì)流動路徑34中。
冷卻空氣從壓縮段22流到由冷卻空氣供應(yīng)區(qū)48所表示的用于可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片42的冷卻空氣源中。內(nèi)部46適于接受冷卻空氣以為轉(zhuǎn)子葉片提供冷卻，從而將轉(zhuǎn)子葉片的工作溫度保持在形成轉(zhuǎn)子葉片的材料的容許限值內(nèi)。
可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片具有內(nèi)端42和外端54。轉(zhuǎn)子葉片在其外端處具有葉尖區(qū)域56。轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)端處的葉根58可使轉(zhuǎn)子葉片與轉(zhuǎn)子輪盤相接合。轉(zhuǎn)子葉片包括平臺62和沿平臺向外延伸的翼面64。翼面具有正交于發(fā)動機(jī)軸線A的徑向堆積線(未示出)。翼面由繞堆積線設(shè)置的多個沿翼弦方向延伸的翼面部分形成。
翼面64具有前緣66以及從前緣向后延伸的前緣區(qū)域68。翼面64還具有后緣72以及從后緣向前延伸的后緣區(qū)域74。后緣區(qū)域與前緣區(qū)域在翼弦方向上間隔開。翼面包括吸氣側(cè)壁76和壓力側(cè)壁78，它們均從前緣區(qū)域延伸到后緣區(qū)域。翼面具有中間區(qū)域82，其在前緣區(qū)域和后緣區(qū)域之間在翼弦方向和翼展方向上延伸。
圖3是圖2所示轉(zhuǎn)子葉片42的側(cè)視圖，其被剖開以顯示轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部46。壓力側(cè)壁78在前緣區(qū)域68處與吸氣側(cè)壁76相連，形成了由前緣壁84所表示的沿翼展方向延伸的翼面結(jié)構(gòu)。壓力側(cè)壁在后緣區(qū)域處與吸氣側(cè)壁相連，形成了沿翼展方向延伸的翼面結(jié)構(gòu)，例如后緣壁86。壓力側(cè)壁在翼弦平面上與吸氣側(cè)壁相隔開，在它們中間留下了用于接受來自供給區(qū)的冷卻空氣的凹腔88。
轉(zhuǎn)子葉片42具有用于冷卻空氣的前流動路徑92和用于冷卻空氣的后流動路徑94。葉根58具有沿翼弦方向延伸的葉根壁96，這些流動路徑穿過此葉根壁而延伸。葉尖區(qū)域56具有葉尖壁98。由開口102，104，106表示的葉尖壁中的多個開口使轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)部的冷卻空氣凹腔88與翼面64的外部44流體相通。后緣壁還具有多個冷卻孔108，其沿大致翼弦方向延伸而穿過后緣壁，從而使凹腔與翼面的外部流體相通。
如圖3所示，葉根具有第一冷卻空氣管道112，其可使葉片經(jīng)供給區(qū)48與壓縮段22流體相通。第一冷卻空氣管道具有第一腔室114，第一腔室的上游具有第一截面流動面積，第一腔室具有比第一截面流動面積更大的第二截面流動面積。葉根還具有具有第二冷卻空氣管道116，其還可使轉(zhuǎn)子葉片與冷卻空氣源流體相通。第二冷卻空氣管道具有第二腔室118，第二腔室的上游具有第一截面流動面積，第二腔室具有比第一截面流動面積更大的第二截面流動面積。供給區(qū)以相同的壓力為二個流動路徑提供冷卻空氣。在一個備選實施例中，供給區(qū)可具有相互間隔開的前部和后部，并以不同的壓力從壓縮段中提供冷卻空氣。
圖4是在翼面跨度S的約40％處(L1＝0.38S)沿圖3中線4-4的剖面圖。如圖3和圖4所示，轉(zhuǎn)子葉片具有前蛇形通道122、后蛇形通道124和第三前緣通道126。圖4顯示了在不同的翼弦位置處(由1-7標(biāo)出)測量的通道的最小高度Hm。最小高度在翼弦延伸平面內(nèi)并在蛇形通道和第三前緣通道的不同位置處測量。最小高度Hm以正交于吸氣側(cè)壁76的方式并從吸氣側(cè)壁到壓力側(cè)壁78來進(jìn)行測量。通道具有湍流條T，為便于說明，湍流條T的高度被放大。
翼面具有下文中將提到的肋，其沿翼展方向從吸氣側(cè)壁76延伸到壓力側(cè)壁78，形成了與蛇形通道相鄰的翼展方向上的翼面結(jié)構(gòu)。這些肋在翼弦方向上限制了蛇形通道。另外，前緣通道126附近的前緣壁84和后蛇形通道124附近的后緣壁86也是相鄰的翼面結(jié)構(gòu)，其在翼弦方向上限制了相關(guān)通道。各蛇形通道具有三個支管(即第一蛇形通道的122a，122b，122c以及第二蛇形通道的124a，124b，124c)。各支管沿翼展方向延伸，并由下面將介紹的肋所限制。
第一肋132在中間區(qū)域82中沿翼展方向延伸到葉尖壁98上，從而將凹腔88分隔成前部88a和后部88b。前部具有從葉根壁96延伸到葉尖壁98的第二肋134，其與前緣66隔開，從而在它們中間形成了第三前緣通道126。第三前緣通道具有與第一冷卻空氣管道112流體相通的單個支管。
第三肋136從葉根壁96上延伸出。第三肋在翼弦方向上與第一肋132隔開，從而在它們中間形成了前蛇形通道122的第一支管122a。第三肋限制了第二支管122b。第三肋在翼展方向上與葉尖壁98隔開，在其中形成了可將第一支管和第二支管相連的第一轉(zhuǎn)向區(qū)域138。
第四肋142從葉尖壁上沿翼展方向延伸出。第四肋在翼弦方向上與第三肋136隔開以限制第二支管122b。第四肋在翼弦方向上與第二肋134隔開，在其中形成了第三支管122c。第四肋在翼展方向上與葉根壁隔開，在其中形成了前蛇形通道122的第二轉(zhuǎn)向區(qū)域144。
凹腔的后部88b具有從葉根壁96上延伸出的第五肋146。第五肋在翼弦方向上與第一肋隔開，從而在它們中間形成了后蛇形通道124的第一支管124a。第五肋限制了第二支管124b。第五肋在翼展方向上與葉尖壁98隔開，在其中形成了可將后蛇形通道的第一支管和第二支管相連的第一轉(zhuǎn)向區(qū)域148。
后部具有從葉尖壁98上沿翼展方向延伸出的第六肋152。第六肋在翼弦方向上與第五肋隔開以限制第二支管124b。第六肋在翼弦方向上與后緣壁86隔開，在其中形成了第三支管124c。第六肋還在翼展方向上與葉根壁96隔開，在其中形成了后蛇形通道的第二轉(zhuǎn)向區(qū)域154。
前蛇形通道122、后蛇形通道124和第三前緣通道126均具有一個通道端，它們分別由通道端158，162，156來表示。各通道端與相關(guān)排氣開口104，106，102流體相通，排氣開口穿過翼面64的葉尖區(qū)域56而延伸到翼面的外部44。排氣開口使得相關(guān)通道的端部與翼面外部流體相通。
前蛇形通道122、后蛇形通道124和第三前緣通道126均具有至少一個位于吸氣側(cè)壁上的湍流條陣列Ts和至少一個位于壓力側(cè)壁上的湍流條陣列Tp，從而為各通道形成了至少兩個湍流條陣列。在所示實施例中，前蛇形通道在各支管的吸氣側(cè)壁和壓力側(cè)壁上均具有一個湍流條陣列。陣列在支管的基本上整個長度(超過90％)上延伸，但也可以更短一些并能實現(xiàn)本發(fā)明的一些優(yōu)點。因此，第一支管122a具有一個壓力側(cè)壁的湍流條陣列T4p和一個吸氣側(cè)壁的湍流條陣列T4s。第二支管122b具有一個壓力側(cè)壁的湍流條陣列T3p和一個吸氣側(cè)壁的湍流條陣列T3s。第三支管122c具有一個壓力側(cè)壁的湍流條陣列T2p和一個吸氣側(cè)壁的湍流條陣列T2s。第三支管具有湍流條陣列的內(nèi)側(cè)部分122ca和外側(cè)部分122cb，其中外側(cè)部分的陣列在一些特征方面與內(nèi)側(cè)部分的陣列有所不同。
后蛇形通道的第一支管不具有湍流條陣列。第二支管和第三支管均具有湍流條陣列。因此，第二支管具有一個壓力側(cè)壁的湍流條陣列T6p和一個吸氣側(cè)壁的湍流條陣列T6s。第三支管具有一個壓力側(cè)壁的湍流條陣列T7p和一個吸氣側(cè)壁的湍流條陣列T7s。第三支管具有湍流條陣列的內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分，其中外側(cè)部分的陣列在一些特征方面與內(nèi)側(cè)部分的陣列有所不同。
各側(cè)壁76，78的湍流條T在翼展方向上以一定間距相互間隔開，并與另一側(cè)壁上的湍流條在翼展方向上間隔開。各湍流條相對于相關(guān)的冷卻空氣流動路徑和其從中延伸出的側(cè)壁來說具有上游端和下游端。例如，通道122b的湍流條具有位于吸氣側(cè)壁上的湍流條(T3s)，其具有上游端(T3su)和下游端(T3sd)。各陣列的湍流條相互平行，并平行于相對側(cè)壁的湍流條。各湍流條具有從側(cè)壁上的相鄰部分起測量并通常表示為“e”的高度H，以及湍流條的高度-間距比(e/p)。高度-間距比可通過將高度-間距比乘以100來進(jìn)行正規(guī)化。各湍流條在其上游端與限制了蛇形通道的相鄰的翼展方向上的翼面結(jié)構(gòu)形成了約45度的銳角。
可在陣列的一定位置處去除各陣列的湍流條，從而對所制造的部件進(jìn)行壁厚測量。這樣就可進(jìn)行翼面檢查以用于質(zhì)量控制。這些區(qū)域由位置Q標(biāo)出。出于此目的而去除湍流條的一部分或整個湍流條不應(yīng)被視為改變了湍流條陣列的間距。一般來說，為質(zhì)量控制目的而去除湍流條的全部或一部分可在各支管的各側(cè)壁上的三個位置處進(jìn)行。
下表提供了本發(fā)明一個實施例的各湍流條陣列徑向內(nèi)部和徑向外部的湍流條高度(密耳)、湍流條間距和乘了100后的湍流條高度與湍流條間距的正規(guī)化比之間的關(guān)系。下表還提供了吸氣側(cè)壁和壓力側(cè)壁之間的最小高度Hm，它相對于軸向并在約40％跨度位置(Ls＝0.38S)處測量。

圖5是一部分蛇形通道的示意性剖視圖，顯示了位于翼面上所選跨度位置處的與通道的各支管相鄰的湍流條陣列，為簡化起見略去了翼面的其余部分。一個部分是沿圖3中線5-5的剖視圖，對于翼弦位置1，3，4和5來說葉片部分在翼面的約40％跨度處(S＝0.38)剖開，對于翼弦位置2來說在約30％跨度處(S＝0.29)剖開，對于翼弦位置7來說在約50％跨度處(S＝0.47)剖開。
如圖5所示，各湍流條具有半徑等于湍流條高度的一半(Rvx＝H/2＝e/2)的凸起的圓柱形頂部，以及下凹的上游端T3su和下游端T3sd，它們形成了到側(cè)壁的圓柱形過渡部分，其半徑等于湍流條高度的一半(Rav＝H/2＝e/2)。在第一、第二和第三通道中的湍流條的高度H(e)處于約10密耳到約30密耳的范圍內(nèi)(10＜＝高度，e，H＜＝30)。
圖6是圖5所示通道的一部分的示意性剖視圖，示意性地顯示了湍流條的相對高度、通道的最小高度和湍流條的間距。
圖7是前蛇形通道的順序相連的支管122a，122b，122c和后蛇形通道的順序相連的支管124a，124b，124c的以密耳為單位的湍流條高度和已乘了100而正規(guī)化的無量綱的湍流條高度-間距比(e/p)的圖形表示。
圖8A和圖8B是與圖7的圖形表示相似的前蛇形通道和后蛇形通道的圖形表示，顯示了相鄰各通道的三個支管，并且形象地顯示了以密耳為單位的湍流條高度和已乘了100的無量綱的高度-間距比。
圖9是一個通道的一部分的示意性局部透視圖，顯示了湍流條與相鄰翼面結(jié)構(gòu)以及與冷卻空氣流動路徑的關(guān)系。如圖9所示，湍流條在上游端與最接近邊緣區(qū)域的肋形成銳角，從而驅(qū)使一部分冷卻空氣向此肋流動，并以逆時鐘運(yùn)動而流到通道中。這就增強(qiáng)了通道中的湍流，并促進(jìn)了最接近于翼面邊緣區(qū)域的肋的傳熱。
在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的操作過程中，可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片接受來自工作介質(zhì)流動路徑的熱量。前緣區(qū)域和更小的后緣區(qū)域的熱流量比中間區(qū)域的熱流量大。冷卻空氣通過前蛇形通道122和后蛇形通道124流到中間區(qū)域。
前蛇形通道的第一支管122a具有湍流條，但后蛇形通道的第一支管124a卻沒有湍流條。與后蛇形通道相比，前蛇形通道可從中間區(qū)域中帶走更多熱量。結(jié)果，后蛇形通道和通道中的流動及壓力之間的干擾更少，這樣就可推動流體通過后蛇形通道的第三支管124c。這一點是很重要的，這是因為后蛇形通道的第三支管的流動面積比前蛇形通道的第三支管的流動面積更小。另外，由于在后蛇形通道的第一支管中未設(shè)置湍流條，因此冷卻空氣的加熱程度不如前蛇形通道中的冷卻空氣那么大。結(jié)果，與在后蛇形通道的第一支管中設(shè)置湍流條時的更高溫度的冷卻空氣相比，這種后蛇形通道中的冷卻空氣具有更高的從后緣區(qū)域中帶走熱量的能力。因此，此設(shè)計保證了從中間區(qū)域中帶走熱量，同時提高了用于冷卻關(guān)鍵的后緣區(qū)域的冷卻空氣的壓力性能和溫度。
設(shè)于前蛇形通道和后蛇形通道的第一支管122a和第二支管122b，124b中的湍流條陣列對于相關(guān)支管來說在整個支管上其湍流條高度和湍流條-間距比均未增大。這種設(shè)計簡化了在轉(zhuǎn)子葉片的制造中所用模具的制備，并提高了翼面制造過程中進(jìn)行檢查的容易性。
前蛇形通道122和后蛇形通道124在各通道的第三支管122c，124c中具有湍流條，其在第三支管的至少一部分122cb，124cb上的湍流條高度和湍流條-間距比大于第二支管122b，124b中的情況。這樣，在冷卻空氣流沿下游方向前進(jìn)時可使第三支管和第二支管之間的傳熱效率增加大于第二和第一支管之間的傳熱效率增加。
另外，前蛇形通道和后蛇形通道的各個第三支管均具有用于第三支管的湍流條陣列，其設(shè)置于第二部分122cb，124cb中，第二部分122cb，124cb的湍流條高度和湍流條高度-間距比大于第一部分122ca，124ca的湍流條高度和湍流條高度-間距比，并且大于第二支管122b，124b中的相應(yīng)陣列的湍流條高度和湍流條高度-間距比。第二支管的湍流條陣列具有一定的湍流條特征，其從包括湍流條高度或湍流條高度-間距比大于第一支管的相應(yīng)湍流條特征的組中選出，從而連續(xù)地增大了下游方向的第二和第三支管的傳熱效率。因此，這種設(shè)計在需要從前緣區(qū)域中傳遞出更多熱量和需要從中間區(qū)域中帶走較少熱量之間實現(xiàn)了平衡。
設(shè)于前緣66和前蛇形通道的第三支管122c之間的第三通道126具有與葉根58相鄰的第一部分126a和與葉尖區(qū)域56相鄰的第二部分126b。第三通道具有比第一部分更大的湍流條高度e和湍流條高度-間距比(e/p)。第三通道增強(qiáng)了從前緣區(qū)域68中的前蛇形通道內(nèi)帶走熱量的能力。與第一支管中未設(shè)置湍流條的設(shè)計相比，由第一支管中的湍流條帶來的這種傳熱能力增加了可從中間區(qū)域接受更多熱量的前蛇形通道上的傳熱能力。因此，通過前蛇形通道和一定程度上通過第三通道可增大后蛇形通道的低溫冷卻空氣的傳熱量。
如圖9所示，前蛇形通道和后蛇形通道的支管中的湍流條陣列在湍流條的上游端與限制了最接近相關(guān)邊緣區(qū)域的通道的翼展方向上的翼面結(jié)構(gòu)形成銳角。這就在操作條件下驅(qū)使第一流動路徑中的一部分冷卻空氣流游向最接近翼面的相關(guān)邊緣的這種結(jié)構(gòu)。同樣，這使得傳熱能力偏向翼面的邊緣區(qū)域。第三通道126設(shè)有湍流條，使得各湍流條在湍流條的上游端與第二肋形成銳角，從而在操作條件下驅(qū)使一部分冷卻空氣流流向限制了第一蛇形通道的最前面的肋。同樣，第三通道的傳熱能力增強(qiáng)了前緣區(qū)域68中的第一蛇形通道的傳熱能力。
雖然已經(jīng)參考具體的實施例來顯示并介紹了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神實質(zhì)和范圍的前提下，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種形式上和細(xì)節(jié)上的修改。
權(quán)利要求
1.一種用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其具有冷卻空氣的前流動路徑、冷卻空氣的后流動路徑，以及包括前緣區(qū)域、后緣區(qū)域和設(shè)置于所述前緣區(qū)域與后緣區(qū)域之間的中間區(qū)域的翼面，所述翼面具有吸氣側(cè)壁和壓力側(cè)壁，它們在所述前緣區(qū)域和所述后緣區(qū)域處相連，并且間隔開而在其中形成了凹腔，所述冷卻空氣的流動路徑的至少一部分通過所述凹腔延伸，前蛇形通道和后蛇形通道在所述凹腔中延伸，其均具有上游方向和下游方向，所述上游方向和下游方向由所述吸氣側(cè)壁、所述壓力側(cè)壁以及位于所述這些側(cè)壁之間并在翼展方向上延伸的相鄰翼面結(jié)構(gòu)所限制，各所述蛇形通道具有順序相連的第一翼展方向上的支管、第二翼展方向上的支管和第三翼展方向上的支管，使得所述流動路徑的相關(guān)部分通過所述支管延伸，從而可在操作條件下使冷卻空氣流從所述中間區(qū)域經(jīng)所述第一支管連續(xù)地流動到所述翼面的一個所述邊緣區(qū)域內(nèi)的所述第三支管，所述冷卻空氣流在操作條件下從所述第三支管中排出，所述葉片包括至少一個位于所述吸氣側(cè)壁上的湍流條陣列和至少一個位于限制了所述前蛇形通道的所述壓力側(cè)壁上的湍流條陣列，至少一個位于所述吸氣側(cè)壁上的湍流條陣列和至少一個位于限制了所述后蛇形通道的所述壓力側(cè)壁上的湍流條陣列，所述湍流條陣列為各所述通道形成了至少兩個湍流條陣列，各所述側(cè)壁上的各所述湍流條陣列在翼展方向上以一定間距相互間隔開，并與另一側(cè)壁上的相鄰?fù)牧鳁l陣列在翼展方向上間隔開且基本上平行，各所述湍流條延伸到相關(guān)通道的支管中，并具有相對于此支管的從所述側(cè)壁上相鄰部分起測量的高度和湍流條高度-間距比，其特征在于，各所述蛇形通道的位于另一支管下游的各支管在所述支管的至少一部分上具有大于前一支管的湍流條高度-間距比，從而在各所述蛇形通道內(nèi)的冷卻空氣在操作條件下移動到更接近所述翼面的相關(guān)邊緣區(qū)域時使各所述下游支管的傳熱效率增大到比所述上游支管的傳熱效率更大，而且，除了所述后蛇形通道的第三支管外，各個具有湍流條的支管中的各湍流條陣列的間距是穩(wěn)定的，從而可促進(jìn)制造和檢查的容易性，同時使所述邊緣區(qū)域的散熱強(qiáng)于所述中間區(qū)域的散熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述前蛇形通道的第一、第二和第三支管均具有湍流條陣列，而所述后蛇形通道的第二支管和第三支管均具有湍流條陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述翼面還具有前緣和后緣，各所述湍流條具有上游端，限制了各所述蛇形通道的翼展方向上的翼面結(jié)構(gòu)具有最接近于所述翼面的相關(guān)邊緣區(qū)域的部分，所述前蛇形通道和后蛇形通道的支管中的所述湍流條陣列在各所述湍流條的上游端與相鄰翼面結(jié)構(gòu)的所述部分形成銳角，可驅(qū)使一部分所述流動路徑朝向所述結(jié)構(gòu)，從而在操作條件下優(yōu)先地冷卻所述翼面的邊緣區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述冷卻空氣凹腔包括具有所述前蛇形通道的前部和具有所述后蛇形通道的后部，所述轉(zhuǎn)子葉片具有葉根，所述葉根具有所述冷卻空氣的前流動路徑從中穿過的第一冷卻空氣管道，其與所述冷卻空氣凹腔的前部流體相通，從而可將冷卻空氣供給所述前緣通道和所述前蛇形通道，所述葉根還具有所述冷卻空氣的后流動路徑從中穿過的第二冷卻空氣管道，其與所述冷卻空氣凹腔的后部流體相通，從而可將冷卻空氣供給所述后蛇形通道，各所述管道具有在所述流動路徑上的各位置處正交于相關(guān)流動路徑來測量的平均截面面積，并具有與所述凹腔相鄰的相關(guān)腔室，與所述腔室的上游的平均截面面積相比，所述腔室具有更大的平均截面面積，截面面積的增加使得在操作條件下降低了所述冷卻空氣的速度，增大了所述冷卻空氣在進(jìn)入所述翼面之前的靜壓，并減小了所述管道中的流動損失。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述翼面還具有前緣和后緣，第三前緣通道沿翼展方向延伸，并沿翼弦方向設(shè)置在所述前緣和所述前蛇形通道之間，所述冷卻空氣的前流動路徑分成通向所述前蛇形通道的第一流動路徑部分和通向所述第三前緣通道的第一流動路徑部分，所述第三通道具有至少一個位于所述吸氣側(cè)壁上的湍流條陣列和至少一個位于述壓力側(cè)壁上的湍流條陣列，從而為所述第三通道形成了至少兩個湍流條陣列，各所述側(cè)壁的湍流條在翼展方向上以恒定的間距相互間隔開，并與另一側(cè)壁上的湍流條在翼展方向上間隔開且相互平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述葉片轉(zhuǎn)子具有葉根和葉尖，所述第三通道的各湍流條具有從所述側(cè)壁上的相鄰部分起測量的高度和湍流條高度-間距比，所述第三通道具有與所述葉根相鄰的第一部分和與所述葉尖相鄰的第二部分，所述第二部分具有大于所述第一部分的湍流條高度和湍流條高度-間距比。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述翼面還具有前緣和后緣，在所述前緣和所述前蛇形通道的第三支管之間設(shè)置了第三通道，各所述湍流條具有上游端，各所述湍流條在所述湍流條的上游端與限制了所述第三支管的相鄰定子結(jié)構(gòu)形成銳角，可驅(qū)使一部分冷卻空氣流向限制了最接近于相關(guān)邊緣區(qū)域的蛇形通道的所述翼展方向上的翼面結(jié)構(gòu)中的部分，從而可在操作條件下驅(qū)使一部分冷卻空氣流向所述結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述前蛇形通道和后蛇形通道的支管中的湍流條陣列在所述湍流條的上游端與限制了最接近于相關(guān)邊緣區(qū)域的所述通道的所述翼展方向上的翼面結(jié)構(gòu)形成銳角，從而可在操作條件下驅(qū)使一部分冷卻空氣流向最接近于所述翼面的相關(guān)邊緣區(qū)域的所述結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，各所述湍流條具有上游端，所述前蛇形通道和后蛇形通道的支管中的湍流條陣列在所述湍流條的上游端與限制了最接近于相關(guān)邊緣區(qū)域的所述通道的所述翼展方向上的翼面結(jié)構(gòu)形成銳角，從而可在操作條件下驅(qū)使一部分冷卻空氣流向最接近于所述翼面的相關(guān)邊緣的所述結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片具有內(nèi)部和外部，所述翼面具有葉尖區(qū)域，所述前蛇形通道、后蛇形通道和第三前緣通道均具有位于所述葉尖區(qū)域的端部和排氣開口，所述排氣開口通過所述翼面的葉尖區(qū)域延伸到所述翼面的外部，從而使各所述通道的端部與所述翼面的外部流體相通，所述后緣區(qū)域具有多個冷卻孔，其沿大致翼弦方向穿過所述后緣區(qū)域延伸，從而使所述后通道的第三支管與所述翼面的外部流體相通。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述前蛇形通道的第三支管和所述后蛇形通道的第三支管在所述第三支管的至少一部分上具有比相關(guān)通道的其它支管更大的湍流條高度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述前蛇形通道和后蛇形通道在各通道的第三支管上具有湍流條，其在所述第三支管的至少一部分上具有比所述第二支管更大的湍流條高度和湍流條高度-間距比，這樣，在冷卻空氣流沿下游方向前進(jìn)時可使所述第三支管和第二支管之間的傳熱效率的增加大于所述第二支管和第一支管之間的傳熱效率的增加。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述前蛇形通道和后蛇形通道在各通道的第三支管上具有可接受來自所述第二支管的冷卻空氣的第一部分和位于所述第一部分徑向外側(cè)的第二部分，設(shè)于所述第二部分中的所述第三支管的湍流條陣列具有比所述第一部分中的相關(guān)陣列和相關(guān)的第二支管中的相應(yīng)陣列更大的湍流條高度以及湍流條高度-間距比，所述第二支管中的湍流條陣列具有一定的湍流條特征，其從包括了湍流條高度或湍流條高度-間距比大于所述第一支管的相應(yīng)湍流條特征的組中選擇，從而可連續(xù)地增大下游方向的所述第二和第三支管的傳熱效率。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，設(shè)置于所述前蛇形通道和后蛇形通道的第一和第二支管中的所述湍流條陣列的湍流條高度和湍流條高度-間距比對于此相關(guān)支管來說在所述支管的整個跨度上并未增大，這就提高了翼面生產(chǎn)過程中的檢查和制造的容易性，并不會增加對從所述支管的一個部分流到下一部分的流動的干擾。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述前蛇形通道和后蛇形通道在各通道的第三支管上具有可接受來自所述第二支管的冷卻空氣的第一部分和位于所述第一部分徑向外側(cè)的第二部分，設(shè)于所述第二部分中的所述第三支管的湍流條陣列具有比所述第一部分中的相關(guān)陣列和相關(guān)的第二支管中的相應(yīng)陣列更大的湍流條高度以及湍流條高度-間距比，所述第二支管中的湍流條陣列具有一定的湍流條特征，其從包括了湍流條高度或湍流條高度-間距比大于所述第一支管的相應(yīng)湍流條特征的組中選擇，從而可連續(xù)地增大下游方向的所述第二和第三支管的傳熱效率。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，設(shè)置于所述前蛇形通道和后蛇形通道的第一和第二支管中的所述湍流條陣列的湍流條高度和湍流條高度-間距比對于此相關(guān)支管來說在所述支管的整個跨度上并未增大，這就提高了翼面生產(chǎn)過程中的檢查和制造的容易性，并不會增加對從所述支管的一個部分流到下一部分的流動的干擾。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，設(shè)置于所述前蛇形通道和后蛇形通道的第一和第二支管中的所述湍流條陣列的湍流條高度和湍流條高度-間距比對于此相關(guān)支管來說在所述支管的整個跨度上并未增大，這就提高了翼面生產(chǎn)過程中的檢查和制造的容易性，并不會增加對從所述支管的一個部分流到下一部分的流動的干擾。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，各所述湍流條具有半徑等于所述湍流條高度的一半的凸起的圓柱形頂部，以及下凹的上游端和下游端，它們形成了到所述側(cè)壁的圓柱形過渡部分，其半徑等于湍流條高度的一半。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，在所述第一、第二和第三通道中的所述湍流條的高度e處于約10密耳到約30密耳(10＜＝高度＜＝30)的范圍內(nèi)。
20.一種用于具有轉(zhuǎn)子組件的工業(yè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片，所述可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片具有外部，其包括可使所述轉(zhuǎn)子葉片與所述轉(zhuǎn)子組件的一部分相接合的葉根，所述葉根具有沿翼弦方向延伸的葉根壁，可使所述葉片與冷卻空氣源流體相通的第一冷卻空氣管道，所述第一冷卻空氣管道具有第一腔室，所述第一腔室的上游具有第一截面流動面積，所述第一腔室具有比所述第一截面流動面積更大的第二截面流動面積，和可使所述葉片與冷卻空氣源流體相通的第二冷卻空氣管道，所述第二冷卻空氣管道具有第二腔室，所述第二腔室的上游具有第一截面流動面積，所述第二腔室具有比所述第一截面流動面積更大的第二截面流動面積；具有在翼展方向上的長度S的翼面，其具有前蛇形通道、后蛇形通道，并具有沿翼展方向從吸氣側(cè)壁延伸到壓力側(cè)壁的肋，從而形成了沿翼弦方向限制了所述通道的翼展方向上的翼面結(jié)構(gòu)，各所述蛇形通道具有三條支管，其沿翼展方向延伸并由所述肋限制，所述翼面具有前緣、前緣區(qū)域、后緣，以及與所述前緣區(qū)域在翼展方向上間隔開的后緣區(qū)域，在所述前緣區(qū)域和后緣區(qū)域之間沿翼弦方向和翼展方向延伸的中間區(qū)域，吸氣側(cè)壁和壓力側(cè)壁，所述壓力側(cè)壁與所述吸氣側(cè)壁相連，形成了沿翼弦方向限制了一個相鄰?fù)ǖ赖囊碚狗较蛏系囊砻娼Y(jié)構(gòu)，所述翼展方向上的翼面結(jié)構(gòu)包括位于所述前緣區(qū)域中的前緣壁和位于所述后緣區(qū)域中的后緣壁，所述壓力側(cè)壁在所述前緣壁和后緣壁之間與所述吸氣側(cè)壁隔開，在它們之間形成了用于接受冷卻空氣的凹腔，葉尖區(qū)域，其具有在所述吸氣側(cè)壁和壓力側(cè)壁之間沿翼弦方向延伸的葉尖壁，第一肋，其在所述中間區(qū)域內(nèi)沿翼展方向延伸到所述葉尖壁上，從而將所述凹腔分隔成前部和后部，所述前部具有從所述葉根壁延伸到所述葉尖壁的第二肋，其與所述前緣隔開，從而在它們之間形成了第三前緣通道，其具有與第一冷卻空氣管道流體相通的單個支管，從所述葉根壁上延伸出的第三肋，其在翼弦方向上與所述第一肋隔開，從而在它們之間形成了所述前蛇形通道的第一支管，所述第三肋限制了所述第二支管，所述第三肋在翼展方向上與所述葉尖壁隔開，在其中形成了可將所述第一支管和第二支管相連的第一轉(zhuǎn)向區(qū)域，和從所述葉尖壁上沿翼展方向延伸出第四肋，其在翼弦方向上與所述第三肋隔開以限制所述第二支管，所述第四肋在翼弦方向上與所述第二肋隔開，在其中形成了所述第三支管，所述第四肋在翼展方向上與所述葉根壁隔開，在其中形成了所述前蛇形通道的第二轉(zhuǎn)向區(qū)域；所述后部具有從所述葉根壁上延伸出的第五肋，其在翼弦方向上與所述第一肋隔開，從而在它們之間形成了所述后蛇形通道的第一支管，所述第五肋限制了所述第二支管，并在翼展方向上與所述葉尖壁隔開，在其中形成了可將所述后蛇形通道的所述第一支管和第二支管相連的第一轉(zhuǎn)向區(qū)域，和從所述葉尖壁上沿翼展方向延伸出的第六肋，其在翼弦方向上與所述第五肋隔開以限制所述第二支管，所述第六肋在翼弦方向上與所述后緣壁隔開，在其中形成了所述第三支管，所述第六肋還在翼展方向上與所述葉根壁隔開，在其中形成了所述后蛇形通道的第二轉(zhuǎn)向區(qū)域；其特征在于，所述第一冷卻空氣管道與所述冷卻空氣凹腔的前部流體相通，可將冷卻空氣供給所述前緣通道和所述前蛇形通道，所述第二冷卻空氣管道與所述冷卻空氣凹腔的后部流體相通，可將冷卻空氣供給所述后蛇形通道，各所述冷卻空氣管道的相關(guān)腔室相鄰于所述凹腔，并具有與腔室上游的第一平均截面面積相比更大的平均截面面積，這就在操作條件下降低了所述冷卻空氣的速度，增大了所述冷卻空氣的靜壓，并減小了所述管道中的流動損失；所述前蛇形通道、后蛇形通道和第三前緣通道均具有排氣開口，所述排氣開口通過所述翼面的葉尖區(qū)域延伸到所述翼面的外部，從而使各所述通道的端部與所述翼面的外部流體相通，所述后緣壁具有多個冷卻孔，其沿大致翼弦方向穿過所述后緣壁而延伸，從而使所述后通道的第三支管與所述翼面的外部流體相通；所述前蛇形通道、后蛇形通道和第三前緣通道均具有至少一個位于所述吸氣側(cè)壁上的湍流條陣列和至少一個位于所述壓力側(cè)壁上的湍流條陣列，從而為各所述通道形成了至少兩個湍流條陣列，各所述側(cè)壁的各所述湍流條在翼展方向上以一定間距相互間隔開，并與另一側(cè)壁上的湍流條在翼展方向上間隔開，各所述湍流條具有從所述側(cè)壁上相鄰部分起測量的高度和湍流條高度-間距比，各所述湍流條在上游端與限制了所述蛇形通道的所述翼展方向上的翼面結(jié)構(gòu)形成銳角；所述前緣和最前方的蛇形通道的第三支管之間的所述第三通道具有與所述葉根相鄰的第一部分和與所述葉尖相鄰的第二部分，所述第二部分具有比所述第一部分更大的湍流條高度和湍流條高度-間距比，各所述湍流條在所述湍流條的上游端與所述第一肋形成銳角，從而可在操作條件下驅(qū)使一部分冷卻空氣流向最前方的第一肋；所述前蛇形通道和后蛇形通道的支管中的所述湍流條陣列在湍流條的上游端與限制了最接近相關(guān)邊緣區(qū)域的通道的所述翼展方向上的翼面結(jié)構(gòu)形成銳角，從而可在操作條件下驅(qū)使一部分冷卻空氣流向最接近所述翼面的相關(guān)邊緣的所述結(jié)構(gòu)；設(shè)置于所述前蛇形通道和后蛇形通道的第一和第二支管中的所述湍流條陣列的湍流條高度和湍流條高度-間距比對于此相關(guān)支管來說在整個支管上并未增大，這就提高了翼面生產(chǎn)過程中的檢查和制造的容易性；所述前蛇形通道和后蛇形通道在各通道的第三支管上具有湍流條，其在所述第三支管的至少一部分上具有比所述第二支管更大的湍流條高度和湍流條高度-間距比，這樣，在冷卻空氣流沿下游方向前進(jìn)時可使所述第三支管和第二支管之間的傳熱效率的增加大于所述第二支管和第一支管之間的傳熱效率的增加；所述前蛇形通道和后蛇形通道在各通道的第三支管上具有可接受來自所述第二支管的冷卻空氣的第一部分和位于所述第一部分徑向外側(cè)的第二部分，設(shè)于所述第二部分中的所述第三支管的湍流條陣列具有比所述第一部分中的相關(guān)陣列和相關(guān)的第二支管中的相應(yīng)陣列更大的湍流條高度以及湍流條高度-間距比，所述第二支管中的湍流條陣列具有一定的湍流條特征，其從包括了湍流條高度或湍流條高度-間距比大于所述第一支管的相應(yīng)湍流條特征的組中選擇，從而可連續(xù)地增大下游方向的所述第二和第三支管的傳熱效率。
全文摘要
公開了一種具有帶二個蛇形通道的翼面的可冷卻的轉(zhuǎn)子葉片。開發(fā)了各種結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)以為翼面的前緣區(qū)域和后緣區(qū)域提供冷卻。在一個具體的實施例中，除了最接近翼面邊緣區(qū)域的支管外，在通道的大多數(shù)支管中均具有設(shè)于通道中的在各支管上具有恒定高度和恒定間距的翼面湍流條。
文檔編號F01D5/18GK1424490SQ0215616
公開日2003年6月18日 申請日期2002年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月11日
發(fā)明者B·D·梅里 申請人:聯(lián)合工藝公司