【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃气轮机涡轮叶片，具体涉及耦合双层壁及振荡射流结构的燃气轮机涡轮叶片及方法。
技术介绍
1、燃气轮机广泛应用于航空、航海、发电、军事等领域，燃气轮机中高压涡轮的第一级导叶需要承受最高的燃气温度以及最复杂的应力环境，为了能够保护高压涡轮的第一级导叶，常规的方法是采用冷却技术，目前通常采用的是叶片内部冲击冷却和叶片表面气膜冷却的冷却方式，传统气膜冷却技术面临侧向传热覆盖不足的缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供耦合双层壁及振荡射流结构的燃气轮机涡轮叶片及方法，以解决上述的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：耦合双层壁及振荡射流结构的燃气轮机涡轮叶片，包括叶片本体，所述叶片本体上具有前缘和尾缘，所述前缘内部还开设有主进气腔体并且外接冷气输入，所述主进气腔体与叶片本体的外壁之间设置有降温夹层并且所述降温夹层与叶片本体内壁之间通过多个侧板进行强度支撑，所述主进气腔体外侧连通降温夹层之间的壁上开设有若干个倾斜设置的气膜孔一，所述前缘位置与降温夹层之间的壁上设置有若干个第一射流振荡器组，且输入主进气腔体内部的冷气经由气膜孔一进入降温夹层内部，再由第一射流振荡器组倾斜的输出至叶片本体外侧形成冷却气膜；
3、所述主进气腔体一侧底部的叶片本体主体上还开设有副进气腔体，所述副进气腔体与主进气腔体之间的壁上设置有若干个第二射流振荡器组并且所述副进气腔体与降温夹层之间以及此处的降温夹层与叶片本体外侧之间均开设有气膜孔二用于输出冷气。p>
4、优选的，所述气膜孔一、气膜孔二和第一射流振荡器组的倾斜方向均向着尾缘位置倾斜设置，所述气膜孔一与第一射流振荡器组倾斜角度一致且对应的第一射流振荡器组与气膜孔一处于一条倾斜线上。
5、优选的，所述叶片本体内部还设置有若干个热交换腔体用于对外部气膜孔形成气膜之前未涉及的区域进行内部热交换形成复合型冷却效果。
6、优选的，所述热交换腔体与降温夹层之间的壁上与降温夹层与外界之间的壁之间设置有用于连通热交换腔体与外界的气膜孔。
7、任意耦合双层壁及振荡射流结构的燃气轮机涡轮叶片的冷却方法，具体步骤如下：
8、步骤一：冷气充入、利用外接的冷气输出口将冷气气流直接充入主进气腔体内部，并且通过主进气腔体与降温夹层之间壁上的气膜孔倾斜的冲入降温夹层内部与经由热交换腔体与对应位置的气膜孔冲入外界；
9、步骤二：气膜降温，利用冲入降温夹层内部的冷气经由若干个第一射流振荡器组的处理，产生高频振荡射流的特性冷气直至喷出叶片本体外侧形成冷气气膜覆盖，所形成的冷气气膜与叶片本体上方的高温主流产生掺混作用，进而实现降低叶片本体表面温度的目的；
10、期间还利用第二射流振荡器组的设置同理形成高频振荡射流的特性冷气再由气膜孔二喷出叶片本体外侧形成冷气气膜覆盖，所形成的冷气气膜与叶片本体下方的高温主流产生掺混作用，进而实现降温的目的；
11、步骤三：复合冷却形成，外部气流形成的气膜在形成之初易出现交错位置没有冷气流过或者流过较为薄弱的情况发生，这时通过若干个热交换腔体可以形成与叶片本体主体形成热交换，来弥补薄弱处的冷却效果，实现较为合理且均匀的复合冷却效果。
12、本专利技术的技术效果和优点：通过外接的冷气输出口将冷气直接充入主进气腔体内部，并且通过主进气腔体与降温夹层之间壁上的气膜孔倾斜的冲入降温夹层内部与经由热交换腔体与对应位置的气膜孔冲入外界，利用冲入降温夹层内部的冷气经由若干个第一射流振荡器组的处理，产生高频振荡射流的特性冷气直至喷出叶片本体外侧形成冷气气膜覆盖，所形成的冷气气膜与叶片本体上方的高温主流产生掺混作用，进而实现降低叶片本体表面温度的目的，期间还利用第二射流振荡器组的设置同理形成高频振荡射流的特性冷气再由气膜孔二喷出叶片本体外侧形成冷气气膜覆盖，所形成的冷气气膜与叶片本体下方的高温主流产生掺混作用，进而实现降温的目的。该专利技术将振荡射流气膜冷却和振荡射流冲击冷却及气膜冷却耦合于双层壁结构中，在高频振荡射流作用下增大气膜冷却和冲击冷却的覆盖范围，大幅提升综合冷却效率并降低冷气用量，最终有利于改善燃气轮机系统的热效率，实现节能降碳的目标。
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1.耦合双层壁及振荡射流结构的燃气轮机涡轮叶片，包括叶片本体(6)，所述叶片本体(6)上具有前缘(4)和尾缘(7)，所述前缘(4)内部还开设有主进气腔体(5)并且外接冷气输入，其特征在于：所述主进气腔体(5)与叶片本体(6)的外壁之间设置有降温夹层(3)并且所述降温夹层(3)与叶片本体(6)内壁之间通过多个侧板(1)进行强度支撑，利用降温夹层3形成双层壁结构，所述主进气腔体(5)外侧连通降温夹层(3)之间的壁上开设有若干个倾斜设置的气膜孔一(13)，所述前缘(4)位置与降温夹层(3)之间的壁上设置有若干个第一射流振荡器组(12)，且输入主进气腔体(5)内部的冷气经由气膜孔一(13)进入降温夹层(3)内部，再由第一射流振荡器组(12)倾斜的输出至叶片本体(6)外侧形成冷却气膜；
2.根据权利要求1所述的耦合双层壁及振荡射流结构的燃气轮机涡轮叶片，其特征在于：所述气膜孔一(13)、气膜孔二和第一射流振荡器组(12)的倾斜方向均向着尾缘(7)位置倾斜设置，所述气膜孔一(13)与第一射流振荡器组(12)倾斜角度一致且对应的第一射流振荡器组(12)与气膜孔一(13)处于一条倾斜
3.根据权利要求1所述的耦合双层壁及振荡射流结构的燃气轮机涡轮叶片，其特征在于：所述叶片本体(6)内部还设置有若干个热交换腔体(10)用于对外部气膜孔形成气膜之前未涉及的区域进行内部热交换形成复合型冷却效果。
4.根据权利要求3所述的耦合双层壁及振荡射流结构的燃气轮机涡轮叶片，其特征在于：所述热交换腔体(10)与降温夹层(3)之间的壁上与降温夹层(3)与外界之间的壁之间设置有用于连通热交换腔体(10)与外界的气膜孔。
5.根据权利要求1-4所述的任意耦合双层壁及振荡射流结构的燃气轮机涡轮叶片的冷却方法，其特征在于：具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.耦合双层壁及振荡射流结构的燃气轮机涡轮叶片，包括叶片本体(6)，所述叶片本体(6)上具有前缘(4)和尾缘(7)，所述前缘(4)内部还开设有主进气腔体(5)并且外接冷气输入，其特征在于：所述主进气腔体(5)与叶片本体(6)的外壁之间设置有降温夹层(3)并且所述降温夹层(3)与叶片本体(6)内壁之间通过多个侧板(1)进行强度支撑，利用降温夹层3形成双层壁结构，所述主进气腔体(5)外侧连通降温夹层(3)之间的壁上开设有若干个倾斜设置的气膜孔一(13)，所述前缘(4)位置与降温夹层(3)之间的壁上设置有若干个第一射流振荡器组(12)，且输入主进气腔体(5)内部的冷气经由气膜孔一(13)进入降温夹层(3)内部，再由第一射流振荡器组(12)倾斜的输出至叶片本体(6)外侧形成冷却气膜；
2.根据权利要求1所述的耦合双层壁及振荡射流结构的燃气轮机涡轮叶片，其特征在于：所述气膜...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏鹏飞，何纬峰，韩东，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：
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