本實(shí)用新型涉及燃?xì)廨啓C(jī)葉片冷卻技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于渦輪葉片的擾流肋結(jié)構(gòu)及渦輪葉片。

背景技術(shù)：

提高燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和推重比的最有效方法就是提高渦輪前溫度。當(dāng)前渦輪前溫度最高已經(jīng)超過(guò)2100K，遠(yuǎn)超現(xiàn)有金屬材料的許用溫度。不僅如此，渦輪葉片在高轉(zhuǎn)速下(通?？蛇_(dá)10000rpm以上)工作，承受非常大的離心力。在如此惡劣的工作環(huán)境下，要保證葉片正?？煽抗ぷ鳎捅仨殞?duì)渦輪葉片進(jìn)行有效冷卻，降低其溫度水平。

在現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪葉片冷卻中，帶擾流肋的內(nèi)冷通道是一種常見(jiàn)而有效的冷卻結(jié)構(gòu)。詳言之，通過(guò)在葉片內(nèi)設(shè)置回轉(zhuǎn)通道使冷卻氣體與葉片進(jìn)行對(duì)流換熱，并通過(guò)在回轉(zhuǎn)通道內(nèi)布置擾流肋結(jié)構(gòu)，通過(guò)增大換熱面積和增強(qiáng)氣流擾動(dòng)的方式來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化換熱。這種冷卻布局雖可降低葉片平均溫度水平，但其引入往往也會(huì)例如在擾流肋后緣導(dǎo)致局部高溫區(qū)的產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型旨在提供一種擾流肋結(jié)構(gòu)及具有這種擾流肋結(jié)構(gòu)的渦輪葉片。

根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供了一種用于渦輪葉片的擾流肋結(jié)構(gòu)，該渦輪葉片具有沿葉片徑向延伸的內(nèi)通道用于冷氣的流通以實(shí)現(xiàn)對(duì)流換熱，該擾流肋結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在內(nèi)通道的內(nèi)壁上的擾流肋，用于對(duì)流過(guò)該內(nèi)通道的冷氣進(jìn)行擾流，該擾流肋上設(shè)有至少一個(gè)從擾流肋前緣穿透至后緣的通孔。

在一實(shí)例中，該渦輪葉片具有多個(gè)內(nèi)通道，每個(gè)內(nèi)通道的內(nèi)壁上皆設(shè)置有該擾流肋。

在一實(shí)例中，該內(nèi)通道的內(nèi)壁上設(shè)有沿葉片徑向布置的多個(gè)該擾流肋。

在一實(shí)例中，該擾流肋的截面形狀為方形。

在一實(shí)例中，該通孔在位于1/5至1/2的肋高位置穿透該擾流肋。

在一實(shí)例中，該通孔的孔徑為該擾流肋的肋高的1/5至1/3。

在一實(shí)例中，該通孔的截面形狀為圓形或方形。

在一實(shí)例中，該擾流肋的肋高為0.5mm至1.5mm。

在一實(shí)例中，該擾流肋的延伸方向與冷氣流向呈一角度，該角度大于0度且小于等于90度。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種包括前述擾流肋結(jié)構(gòu)的渦輪葉片。

根據(jù)本實(shí)用新型的方案，由于擾流肋上通孔結(jié)構(gòu)的存在，削弱了冷氣在通過(guò)擾流肋時(shí)的流動(dòng)分離現(xiàn)象，減小了氣動(dòng)損失。通孔結(jié)構(gòu)有效改善了擾流肋后緣的冷氣回流，有利于改善擾流肋后緣區(qū)域的換熱，降低該區(qū)域局部溫度水平。另一方面，通孔結(jié)構(gòu)一定程度上增大了冷氣與擾流肋的換熱面積，提高了換熱水平。

總體來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型的擾流肋結(jié)構(gòu)能夠提升擾流肋的換熱效果，改善擾流肋后緣出現(xiàn)的局部高溫區(qū)，提高了冷氣利用率，對(duì)葉片冷卻更有利。

附圖說(shuō)明

在結(jié)合以下附圖閱讀本公開(kāi)的實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，更能夠更好地理解本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。

圖1是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一方面的渦輪葉片的立體圖；

圖2是示出了圖1的渦輪葉片沿葉片徑向的截面剖視圖；

圖3是示出了沿圖1的渦輪葉片的A-A方向的截面剖視圖；

圖4是示出了圖3中的區(qū)域X的局部放大圖；

圖5a是示出了沿圖3中的渦輪葉片的B-B方向的截面剖視圖；

圖5b是示出了常規(guī)擾流肋結(jié)構(gòu)的氣流示意圖。

為清楚起見(jiàn)，以下給出附圖標(biāo)記的簡(jiǎn)要說(shuō)明：

100：渦輪葉片

110：內(nèi)通道

120：擾流肋

121：通孔

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。注意，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例描述的諸方面僅是示例性的，而不應(yīng)被理解為對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍進(jìn)行任何限制。

圖1是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一方面的渦輪葉片100的立體圖，以及圖2是示出了圖1的渦輪葉片沿葉片徑向的截面剖視圖。在圖1和圖2中，渦輪葉片的葉片徑向大致為上下豎直方向。

渦輪葉片100內(nèi)部設(shè)有內(nèi)通道110以用于換熱之用。如圖1、2所示，內(nèi)通道110沿渦輪葉片100的徑向延伸，用于對(duì)流交換的冷氣從渦輪葉片100的底部送入，可從端部送出，從而實(shí)現(xiàn)與渦輪葉片100的對(duì)流交換，從而起到為渦輪葉片100降溫的效果。一般地，渦輪葉片100內(nèi)可如圖中所示地設(shè)有多個(gè)內(nèi)通道以增強(qiáng)熱交換的效果。

為了進(jìn)一步增強(qiáng)熱交換效果，在渦輪葉片上增設(shè)了一種擾流肋結(jié)構(gòu)。具體而言，該擾流肋結(jié)構(gòu)首先包括擾流肋120。擾流肋120設(shè)在內(nèi)通道110的內(nèi)壁上，擾流肋120的延伸方向不在葉片徑向上，因?yàn)槔錃饬飨蚧九c葉片徑向平行，所以為了起到擾流的作用，擾流肋120需要攔截冷氣，所以擾流肋120的延伸方向與冷氣流向呈一定角度，該角度可以大于0度且小于等于90度。在特定實(shí)施例中，該角度可以小于90度，例如45-60度，更具體而言可以是圖2中所示的45度。多個(gè)擾流肋120可沿葉片徑向布置在內(nèi)通道110的內(nèi)壁上。

圖3是示出了沿圖1的渦輪葉片100的A-A方向的截面剖視圖，圖4是示出了圖3中的區(qū)域X的局部放大圖。如圖3、4所示，可以清晰地看到在擾流肋120上設(shè)有從擾流肋前緣穿透至后緣的通孔121。這里的方位名詞“前緣”和“后緣”是相對(duì)于冷氣流向而言的，擾流肋120面對(duì)氣流的一面稱為擾流肋前緣，背對(duì)氣流的一面稱為擾流肋后緣。

本實(shí)用新型的通孔121的設(shè)置使擾流肋120的前緣后緣之間有通道以供冷氣通過(guò)。每個(gè)擾流肋120上的通孔121的數(shù)目可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)，可根據(jù)冷氣需要進(jìn)行設(shè)置。

圖5a是示出了沿圖3中的渦輪葉片100的B-B方向的截面剖視圖。從該截面圖中，可以更清楚地看到通孔121從擾流肋前緣穿透至后緣。在特定實(shí)施例中，擾流肋120的截面形狀基本為方形，如圖5a中所示，當(dāng)然也可以是任何其他合適的形狀。擾流肋120的肋高e通常為0.5mm～1.5mm。通孔121可在位于約1/5至1/2的肋高位置穿透擾流肋120，通孔121的孔徑尺寸可為肋高e的約1/5至1/3。通孔121的截面形狀可為圓形、方形或其他有利于冷卻的異形結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的擾流肋結(jié)構(gòu)可通過(guò)通過(guò)整體鑄造或3D打印的方法加工而成。

圖5b是示出了常規(guī)擾流肋結(jié)構(gòu)的氣流示意圖，從圖5b與圖5a的對(duì)比中可以看到本實(shí)用新型的擾流肋結(jié)構(gòu)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，其中黑體粗箭頭代表冷氣流向。

在如圖5b所示的常規(guī)擾流肋結(jié)構(gòu)中，冷氣在通過(guò)擾流肋120時(shí)發(fā)生了邊界層的分離和再附著，一部分從主流分離出的氣體在肋的后緣局部區(qū)域(由Y表示)形成回流區(qū)，使得該區(qū)域換熱效果變差，出現(xiàn)局部高溫區(qū)。為應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，本實(shí)用新型在擾流肋120上開(kāi)有多個(gè)通孔121，使得冷氣在通過(guò)擾流肋120時(shí)分流成兩股，一股橫越肋，一股從通孔121中直接穿過(guò)擾流肋120達(dá)到肋后緣的Y區(qū)域，從而有效地解決了擾流肋120后緣局部低換熱區(qū)的問(wèn)題。

本實(shí)用新型也提供了一種帶有上述擾流肋結(jié)構(gòu)的渦輪葉片。

根據(jù)本實(shí)用新型的方案，由于擾流肋上通孔結(jié)構(gòu)的存在，削弱了冷氣在通過(guò)擾流肋時(shí)的流動(dòng)分離現(xiàn)象，減小了氣動(dòng)損失。通孔結(jié)構(gòu)有效改善了擾流肋后緣的冷氣回流，有利于改善擾流肋后緣區(qū)域的換熱，降低該區(qū)域局部溫度水平。另一方面，通孔結(jié)構(gòu)一定程度上增大了冷氣與擾流肋的換熱面積，提高了換熱水平。

總體來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型的擾流肋結(jié)構(gòu)能夠提升擾流肋的換熱效果，改善擾流肋后緣出現(xiàn)的局部高溫區(qū)，提高了冷氣利用率，對(duì)葉片冷卻更有利。

提供之前的描述是為了使本領(lǐng)域中的任何技術(shù)人員均能夠?qū)嵺`本文中所 描述的各種方面。但是應(yīng)該理解，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)，而不應(yīng)被限定于以上所解說(shuō)實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)和組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，可以對(duì)各實(shí)施例進(jìn)行各種變動(dòng)和修改，這些變動(dòng)和修改也落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。