【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃气轮机，尤其是一种基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片。
技术介绍
1、燃机涡轮叶片的冷却结构设计是提高其冷却效率和寿命的关键技术之一，由于涡轮叶片长期处于高温、高压的工作环境下运行，有必要进一步强化和提高涡轮叶片的冷却效果。
2、从涡轮叶片的的结构上分析，其不同区域面临相似却不完全一致的高温影响，叶片前缘是受到高温高速流体冲击最为严重的区域，在此区域叶片需要承受极大的冲击，并需要确保叶片的结构完整性和工作稳定性；叶片中弦区域是叶片的中心部分，连接叶片前缘及尾缘区域，承载着重要的气动和热传递功能，其结构设计必须合理、流畅，以确保冷却气流能够均匀分布并有效带走热量；而叶片尾缘区域其厚度较薄，需具备足够的强度和刚度，以抵抗高速气流对叶片造成的剪切力、挠度及振动影响，总体而言，燃机涡轮叶片需在不同区域进行有针对性的冷却结构优化，以提高叶片整体的耐用性及使用性能。
3、现有技术中对涡轮叶片采取的冷却方式包括外部冷却及内部冷却，外部冷却技术一般采用气膜冷却，内部冷却技术采用在其内部设置冷却通道，比如针翅阵列及带肋通道等，但其强化换热能力依然有限，无法满足更高热载荷的先进燃机的运行条件，因此有必要进一步改造升级叶片冷却结构，以满足涡轮叶片高热负荷环境使用要求。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本专利技术提供一种冷却效果更佳的基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技
3、具体说，所述的叶片本体后侧的外凸弧面为吸力面，叶片本体前侧的内凹弧面为压力面，所述的双层楔形矩阵肋的前侧面与压力面相贴合，双层楔形矩阵肋的后侧面与吸力面相贴合。
4、优选地，所述射流孔为椭圆形孔，对应压力面和吸力面的射流孔在实体内层壁上呈阵列分布，位于叶片本体前缘的实体内层壁上的射流孔呈三列间隔分布。
5、优选地，所述的气膜孔为边长0.8mm的正六边形孔，所述的气膜孔在压力面、吸力面及叶片本体前缘区域与射流孔在排列方向上交错连通。
6、进一步地，所述双层s型肋的前后两排s型肋在弯曲重合处开设有相通的菱形孔，以此来减轻涡轮叶片整体重量；所述的双层楔形矩阵肋的每个楔形肋的上下平面上均间隔设置有内凹弧槽，以提高楔形肋与冷却气体的接触面积。
7、进一步说，所述的隔板后壁面与实体内层后侧内壁面之间固接有连接柱。
8、优选地，所述的冷却通道的截面为不规则四边形，冷却通道的宽度从矩形腔至楔形腔逐渐收缩。
9、具体说，所述的排气孔包括一个直径为2mm的中心孔，中心孔的轮廓线上周向均布有四个直径为1mm的小孔，所述中心孔和小孔构成梅花状的排气孔。
10、本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在涡轮叶片内部分区设置双层s型肋、双层楔形矩阵肋及双通道排气槽，提高了涡轮叶片内部的整体换热面积，增强湍流及增加气流的边界层扰动；同时气膜孔的设计能将较冷的空气从叶片内部或周围引入，并喷射到叶片表面形成气膜，隔离高温气流与叶片材料表面的直接接触，从而降低叶片表面的热负荷，内部冷却与外部冷却的双重结合实现了对涡轮叶片的全方位冷却效果。
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1.一种基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片，具有叶片本体(1)，所述的叶片本体(1)包括薄壁外层(2)，贴合薄壁外层(2)的内壁嵌设有实体内层(3)，其特征是：所述的实体内层(3)内从叶片本体(1)的前缘至尾缘依次具有矩形腔(3-1)、楔形腔(3-2)及排气腔(3-3)，所述的矩形腔(3-1)内设有双层S型肋(4)，楔形腔(3-2)内设有双层楔形矩阵肋(5)，排气腔(3-4)内具有通过设置隔板(6)形成的双通道排气槽(7)，所述矩形腔(3-1)与楔形腔(3-2)之间形成冷却气体流动的冷却通道(8)；
2.如权利要求1所述的基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片，其特征是：所述的叶片本体(1)后侧的外凸弧面为吸力面(16)，叶片本体(1)前侧的内凹弧面为压力面(17)，所述的双层楔形矩阵肋(5)的前侧面与压力面(17)相贴合，双层楔形矩阵肋(5)的后侧面与吸力面(16)相贴合。
3.如权利要求2所述的基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片，其特征是：所述射流孔(12)为椭圆形孔，对应压力面(17)和吸力面(16)的射流孔(12)在实体内层(3)壁上呈阵列分布，
4.如权利要求3所述的基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片，其特征是：所述的气膜孔(11)为边长0.8mm的正六边形孔，所述的气膜孔(11)在压力面(17)、吸力面(16)及叶片本体(1)前缘区域与射流孔(12)在排列方向上交错连通。
5.如权利要求1所述的基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片，其特征是：所述双层S型肋(4)的前后两排S型肋在弯曲重合处开设有相通的菱形孔(13)。
6.如权利要求1所述的基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片，其特征是：所述的双层楔形矩阵肋(5)的每个楔形肋的上下平面上均间隔设置有内凹弧槽(14)。
7.如权利要求1所述的基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片，其特征是：所述的隔板(6)后壁面与实体内层(3)后侧内壁面之间固接有连接柱(15)。
8.如权利要求1所述的基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片，其特征是：所述的冷却通道(8)的截面为不规则四边形，冷却通道(8)的宽度从矩形腔(3-1)至楔形腔(3-2)逐渐收缩。
9.如权利要求1所述的基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片，其特征是：所述的排气孔(10)包括一个直径为2mm的中心孔(10-1)，中心孔(10-1)的轮廓线上周向均布有四个直径为1mm的小孔(10-2)，所述中心孔(10-1)和小孔(10-2)构成梅花状的排气孔(10)。
...【技术特征摘要】
1.一种基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片，具有叶片本体(1)，所述的叶片本体(1)包括薄壁外层(2)，贴合薄壁外层(2)的内壁嵌设有实体内层(3)，其特征是：所述的实体内层(3)内从叶片本体(1)的前缘至尾缘依次具有矩形腔(3-1)、楔形腔(3-2)及排气腔(3-3)，所述的矩形腔(3-1)内设有双层s型肋(4)，楔形腔(3-2)内设有双层楔形矩阵肋(5)，排气腔(3-4)内具有通过设置隔板(6)形成的双通道排气槽(7)，所述矩形腔(3-1)与楔形腔(3-2)之间形成冷却气体流动的冷却通道(8)；
2.如权利要求1所述的基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片，其特征是：所述的叶片本体(1)后侧的外凸弧面为吸力面(16)，叶片本体(1)前侧的内凹弧面为压力面(17)，所述的双层楔形矩阵肋(5)的前侧面与压力面(17)相贴合，双层楔形矩阵肋(5)的后侧面与吸力面(16)相贴合。
3.如权利要求2所述的基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片，其特征是：所述射流孔(12)为椭圆形孔，对应压力面(17)和吸力面(16)的射流孔(12)在实体内层(3)壁上呈阵列分布，位于叶片本体(1)前缘的实体内层(3)壁上的射流孔(12)呈三列间隔分布。
4.如权利要求3所述的基于分区式复合冷却结构的燃机涡轮叶片...
【专利技术属性】
技术研发人员：卜诗，俞滨烨，王傲，许伟刚，柳林，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
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