一種用于渦輪葉片的y型氣膜孔結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃氣輪機渦輪葉片技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用于渦輪葉片的Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景
[0002]氣膜冷卻是應(yīng)用在燃氣輪機葉片上的冷卻技術(shù)，即從壓氣機末級抽取高壓冷氣輸運到葉片內(nèi)部通道，冷氣在通道內(nèi)強化對流換熱將一部分熱量帶走，同時一部分冷氣從葉片壁上的氣膜孔噴出，冷氣在主流和流體科恩達效應(yīng)的作用下向下游彎曲，粘附在壁面附近，在葉片表面附近形成溫度較低的冷氣膜，將壁面同高溫燃氣隔離，并帶走部分高溫燃氣或明亮火焰對壁面的輻射熱量，從而起到良好的保護作用，以達到葉片不被高溫燃氣燒壞的目的。
[0003]目前，渦輪葉片上主要采用圓柱孔型，但是圓柱孔型的射流比較集中，形成的氣膜不能很好地覆蓋所有展向區(qū)域，而且大吹風比下圓柱孔型射流容易沖出壁面不能形成有效的氣膜覆蓋。為了滿足日益提高的現(xiàn)代高效、大功率燃氣輪機性能要求，其燃氣溫度不斷升高，必須采用更高效的冷卻技術(shù)，因而在氣膜冷卻技術(shù)中采用圓柱型孔的不足就顯得越來越突出。
[0004]二十世紀70年代，國外學者首次發(fā)現(xiàn)在圓柱孔型的出口進行擴張設(shè)計能增強氣膜冷卻效率，且隨吹風比增大擴張孔型冷卻效率降低相對較小，這是因為，一方面出口擴張降低了氣膜孔出口射流垂直方向動量分量，使得射流更不容易噴射滲透進入主流，另一方面氣流流過擴張?zhí)帟r出現(xiàn)科恩達效應(yīng)，使得氣流在拐角處能附于表面。從此之后，異型孔氣膜冷卻特性研宄成為了氣膜冷卻技術(shù)研宄的一個重要分支。很多不同形狀的異型孔型逐漸被提出并細致分析。但是許多異型孔型加工難度較大、成本相對較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，克服現(xiàn)有技術(shù)中異型孔加工困難、成本偏高的問題，本發(fā)明提出一種用于渦輪葉片的Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括壓力面Y型氣膜孔、吸力面Y型氣膜孔、內(nèi)冷卻通道、展向傾斜圓柱孔、展向傾斜圓柱擴張部分、流動方向圓柱擴張部分，在渦輪葉片的壓力面上設(shè)有壓力面Y型氣膜孔，在吸力面上設(shè)有吸力面Y型氣膜孔，壓力面Y型氣膜孔和吸力面Y型氣膜孔的兩端分別形成氣流的出口和入口，且與內(nèi)冷卻通道相通，其特點是在展向傾斜圓柱孔出口被擴大成為沿展向傾斜圓柱擴張部分和沿流動方向圓柱擴張部分，展向傾斜圓柱孔同時具有流向傾角α和展向傾角β，圓柱孔直徑為D ;
[0007]所述展向傾斜圓柱擴張部分直徑為da，同時具有流向傾斜和展向傾斜角度；展向傾斜圓柱擴張部分的展向傾斜角度與展向傾斜圓柱孔的相同，為β ;展向傾斜圓柱擴張部分的流向傾角為(a - ya)，相對于展向傾斜圓柱孔，展向傾斜圓柱擴張部分向前傾斜角度為γa;在展向傾斜圓柱孔的出口截面上，展向傾斜圓柱擴張部分的中心位于展向傾斜圓柱孔的出口外輪廓與中心線的交點A處；
[0008]所述流動方向圓柱擴張部分直徑為db，具有流向傾斜角度；流動方向圓柱擴張部分的流向傾角為(α - γ b)，相對于展向傾斜圓柱孔，流動方向圓柱擴張部分向前傾斜角度為Yb;在展向傾斜圓柱孔的出口截面上，流動方向圓柱擴張部分的中心位于與X軸相距L的直線與展向傾斜圓柱孔出口外輪廓的交點B處。
[0009]所述展向傾斜圓柱孔的流向傾角α為30?90°，展向傾角β為30?60°，展向傾斜圓柱孔直徑D為0.3?2mm。
[0010]所述展向傾斜圓柱擴張部分向前傾斜角度為丫3為5?20°。
[0011]所述流動方向圓柱擴張部分向前傾斜角度為YbS 5?20°。
[0012]有益效果
[0013]本發(fā)明提出的一種用于渦輪葉片的Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)，采用在燃氣輪機渦輪葉片的壓力面上和吸力面上分別設(shè)置有壓力面Y型氣膜孔和吸力面Y型氣膜孔，壓力面Y型氣膜孔和吸力面Y型氣膜孔的兩端分別形成氣流的出口和入口，且與內(nèi)冷卻通道相通。Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)的展向傾斜圓柱孔出口被擴大成為沿展向傾斜圓柱擴張部分和沿流動方向圓柱擴張部分，在科恩達效應(yīng)作用下部分冷氣貼著擴張?zhí)幜鞒觯跉饽た紫掠涡纬奢^寬的展向氣膜覆蓋；同時，出口擴張降低了出口冷氣的垂直速度分量，降低了冷氣與主流的摻混作用并使得冷氣在主流的作用下更好地貼附壁面，沿流動方向冷卻效率下降緩慢。Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)具有冷卻效果好、加工成型工藝簡單、成本低的特點。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明一種用于渦輪葉片的Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)作進一步的詳細說明。
[0015]圖1為本發(fā)明渦輪葉片的Y型氣膜孔所在位置示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明渦輪葉片的Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明渦輪葉片的Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)主視圖。
[0018]圖4為本發(fā)明渦輪葉片的Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0019]圖中:
[0020]1.壓力面Y型氣膜孔2.吸力面Y型氣膜孔3.內(nèi)冷卻通道4.展向傾斜圓柱孔
5.展向傾斜圓柱擴張部分6.流動方向圓柱擴張部分
【具體實施方式】
[0021]本實施例是一種用于渦輪葉片的Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)。
[0022]參閱圖1?圖4，本實施例渦輪葉片的Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)，在渦輪葉片的壓力面上設(shè)置壓力面Y型氣膜孔1，在渦輪葉片的吸力面上設(shè)置吸力面Y型氣膜孔2 ;壓力面Y型氣膜孔I和吸力面Y型氣膜孔2的兩端分別形成了氣流的出口和入口，且與內(nèi)冷卻通道3相通。Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)的展向傾斜圓柱孔4出口被擴大成為沿展向傾斜圓柱擴張部分5和沿流動方向圓柱擴張部分6，展向傾斜圓柱孔4同時具有流向傾角α和展向傾角β，圓柱孔直徑為D。展向傾斜圓柱擴張部分5的直徑為da，同時具有流向傾斜和展向傾斜角度；展向傾斜圓柱擴張部分5的展向傾斜角度與展向傾斜圓柱孔的相同，為β ;展向傾斜圓柱擴張部分5的流向傾角為(α-γ a)，相對于展向傾斜圓柱孔4而言，展向傾斜圓柱擴張部分5向前傾斜角度為Ya。在展向傾斜圓柱孔的出口截面上，展向傾斜圓柱擴張部分的中心位于展向傾斜圓柱孔的出口外輪廓與中心線的交點A處。流動方向圓柱擴張部分6位于展向傾斜圓柱孔4出口的一側(cè)，流動方向圓柱擴張部分6的直徑為db，僅具有流向傾斜角度；流動方向圓柱擴張部分6的流向傾角為(a-Yb)，相對于展向傾斜圓柱孔4而言，流動方向圓柱擴張部分6向前傾斜角度為Yb;在展向傾斜圓柱孔的出口截面上，流動方向圓柱擴張部分6的中心位于與X軸相距L的直線與展向傾斜圓柱孔出口外輪廓的交點B處。
[0023]Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)出口沿展向傾斜圓柱擴張部分5和沿流動方向圓柱擴張部分6，在科恩達效應(yīng)作用下部分冷氣貼著擴張?zhí)幜鞒觯跉饽た紫掠涡纬奢^寬的展向氣膜覆蓋；同時，出口擴張降低了出口冷氣的垂直速度分量，降低了冷氣與主流的摻混作用并使得冷氣在主流的作用下更好地貼附壁面，沿流動方向冷卻效率下降緩慢。Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)下游氣膜冷卻效率相比圓柱孔型有較大提高。Y型氣膜孔可通過三次使用不同型號的鉆頭直接加工rfn 。
[0024]Y型氣膜孔結(jié)構(gòu)要求:
[0025]1.展向傾斜圓柱孔的流向傾角a取值范圍為30?90°，展向傾角β取值范圍為3