本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段中強(qiáng)化冷卻的肋式仿生換熱表面。

背景技術(shù)：

重型燃?xì)廨啓C(jī)的工作效率受制于熱燃?xì)獾淖罡邷囟?。多個(gè)燃?xì)馐耶a(chǎn)生高溫燃?xì)馔ㄟ^(guò)過(guò)渡段進(jìn)入第一級(jí)透平，高溫燃?xì)庠诘谝患?jí)透平內(nèi)形成了環(huán)形熱燃?xì)獍鼑钙届o葉。過(guò)渡段在其中把從每一個(gè)燃燒室噴出的燃?xì)饬鲌?chǎng)，從大致的圓柱形，改變成環(huán)形的一部分。從而全沖過(guò)渡段噴出的氣流，產(chǎn)生理想的環(huán)形氣流。在追求燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)提高熱效率時(shí)，過(guò)渡段的冷卻任務(wù)是有困難的。基本處于能力不足或是伴隨著無(wú)法負(fù)擔(dān)的代價(jià)。

現(xiàn)有一種用于過(guò)渡段的冷卻技術(shù)，是在過(guò)渡段上開(kāi)設(shè)發(fā)散冷卻孔，可以在過(guò)渡段內(nèi)表面形成一層冷卻空氣膜，一定程度上隔絕熱燃?xì)馀c過(guò)渡段金屬。由于過(guò)渡段內(nèi)表面需噴涂熱障涂層，所以開(kāi)發(fā)散冷卻孔的過(guò)程會(huì)對(duì)熱障涂層造成一定程度的損傷。熱障涂層受到損傷后容易發(fā)生剝離，導(dǎo)致脫落。裸露的過(guò)渡段溫度將明顯升高，嚴(yán)重者甚至造成過(guò)渡段被燒穿。

另有一種冷卻技術(shù)是將傳上統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室過(guò)渡段的外表面增加一個(gè)導(dǎo)流襯，即將過(guò)渡段的主體嵌套在導(dǎo)流襯之中。在導(dǎo)流襯2打孔，此孔即為沖擊冷卻入口，圖3為導(dǎo)流襯表面打孔示意圖。從過(guò)渡段本身來(lái)看，在高溫燃?xì)馔ǖ赖闹車纬闪艘粋€(gè)冷卻腔室，并在冷卻腔室內(nèi)設(shè)有噴氣陣列。冷卻介質(zhì)(空氣)經(jīng)由沖擊冷卻孔3進(jìn)入冷卻腔室，對(duì)過(guò)渡段的換熱表面進(jìn)行強(qiáng)制換熱。但這種方法需要在冷卻腔內(nèi)形成足夠的壓力差，即壓氣機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣在流經(jīng)冷卻腔以后會(huì)形成壓力損失。如果壓力降太高，那么燃?xì)廨啓C(jī)的熱力效率下降。同時(shí)，其實(shí)際的冷卻效率并未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段中強(qiáng)化冷卻的肋式仿生換熱表面。本發(fā)明受仿生學(xué)啟發(fā)，將仿生非光滑表面引入燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段的換熱系統(tǒng)中。仿生學(xué)是通過(guò)了解生物的結(jié)構(gòu)和功能原理，以解決機(jī)械和工程方面的技術(shù)難題。根據(jù)葉脈在葉片中的分布與排布方式，以及葉脈在葉片內(nèi)實(shí)現(xiàn)輸水、換熱過(guò)程中起到的優(yōu)益作用，將光滑的換熱表面改進(jìn)設(shè)計(jì)為一種仿生葉脈結(jié)構(gòu)的換熱表面，即肋式仿生換熱表面。仿生葉脈表面上的凸起曲面能夠在冷卻腔內(nèi)能夠周期性的改變冷卻介質(zhì)的速度矢量，并增加過(guò)渡段外表面的換熱面積，強(qiáng)化沖擊冷卻效率、增強(qiáng)換熱表面溫均性、延長(zhǎng)過(guò)渡段的使用壽命。

本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體位于燃燒室火炎筒與透平之間，燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體為圓柱形管道，圓柱形管道為高溫燃?xì)馔ǖ溃邷厝細(xì)馔ǖ赖娜肟谂c燃燒室火炎筒相連接，燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體的入口呈圓形，燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體的出口呈矩形，燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體的出口與透平相連接，燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體外部包繞具有沖擊冷卻孔的導(dǎo)流襯，繞燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體與導(dǎo)流襯之間形成環(huán)形腔，該環(huán)形腔為冷卻腔，冷卻腔內(nèi)流通冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)經(jīng)由導(dǎo)流襯上的沖擊冷卻孔進(jìn)入冷卻腔內(nèi)，與燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體表面充分換熱后由冷卻腔的出口流出；燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體外表面為肋式仿生換熱曲面，肋式仿生換熱曲面為肋式凸起曲面，肋式仿生換熱曲面用于將外腔沖擊注入的冷卻介質(zhì)，沿該肋式凸起曲面軌跡，形成導(dǎo)向湍流及擴(kuò)散，增加在冷卻腔室內(nèi)的環(huán)繞，提高冷卻效率，更好的保護(hù)燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體不被高溫氣體所損害。

所述的肋式凸起曲面為曲面陣列或螺旋排列，相鄰?fù)蛊鹬g等距分布。

所述的肋式凸起曲面的法向與換熱表面正交。

所述的肋式凸起曲面的曲率半徑為R，凸起曲面高為1/2R。

本發(fā)明的有益效果：

1、換熱表面的肋式凸起曲面可以周期性的改變冷卻腔內(nèi)冷卻介質(zhì)的速度矢量，增強(qiáng)整個(gè)換熱表面的溫均性。

2、肋式凸起曲面能增大換熱表面的換熱面積，提高空間內(nèi)的換熱面積。

3、肋式仿生換熱表面帶的來(lái)壓力損失低，有助于提高燃?xì)廨啓C(jī)的效率。

4、肋式仿生換熱表面的肋式凸起曲面有效降低結(jié)構(gòu)中的溫度應(yīng)力，提高燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為帶有肋式仿生換熱表面的燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段一端的軸測(cè)圖。

圖2為帶有肋式仿生換熱表面的燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段另一端的軸測(cè)圖。

圖3為肋式仿生換熱表面的一端軸測(cè)圖。

圖4為肋式仿生換熱表面的另一端軸測(cè)圖。

圖5為帶有沖擊冷卻孔的導(dǎo)流襯軸測(cè)圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體1位于燃燒室火炎筒與透平之間，燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體1為圓柱形管道，圓柱形管道為高溫燃?xì)馔ǖ?，高溫燃?xì)馔ǖ赖娜肟谂c燃燒室火炎筒相連接，燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體1的入口呈圓形，燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體1的出口呈矩形，燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體1的出口與透平相連接，燃?xì)鈴膱D1中的圓柱形管道箭頭所示方向流入，從圖2中的圓柱形管道箭頭所示方向流出；燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體1外部包繞具有沖擊冷卻孔3的導(dǎo)流襯2，繞燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體1與導(dǎo)流襯2之間形成環(huán)形腔5，該環(huán)形腔5為冷卻腔，冷卻腔內(nèi)流通冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)經(jīng)由導(dǎo)流襯2上的沖擊冷卻孔3進(jìn)入冷卻腔內(nèi)，如圖2中的沖擊冷卻孔3的箭頭方向進(jìn)入，與燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體1表面充分換熱后由冷卻腔的出口流出，如圖1中環(huán)形腔5的箭頭方向流出；燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體1外表面為肋式仿生換熱曲面4，肋式仿生換熱曲面4為肋式凸起曲面，肋式仿生換熱曲面4用于將外腔沖擊注入的冷卻介質(zhì)，沿該肋式凸起曲面軌跡，形成導(dǎo)向湍流及擴(kuò)散，增加在冷卻腔室內(nèi)的環(huán)繞，提高冷卻效率，更好的保護(hù)燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段主體1不被高溫氣體所損害。

所述的肋式凸起曲面為曲面陣列或螺旋排列，相鄰?fù)蛊鹬g等距分布。

所述的肋式凸起曲面的法向與換熱表面正交。

所述的肋式凸起曲面的曲率半徑為R，凸起曲面高為1/2R。

肋式仿生換熱表面4上肋式凸起曲面可以有效的改變冷卻腔內(nèi)的氣流特性，增強(qiáng)沖擊冷卻效率，改善換熱表面的溫均性，解決燃?xì)廨啓C(jī)過(guò)渡段的高溫防護(hù)問(wèn)題。