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公开(公告)号：CN118669183A
公开(公告)日：2024-09-20
申请号：CN202310246595.8
申请日：2023-03-15
申请人： 中国科学院工程热物理研究所
摘要： 本公开提供一种配置有扩张型气膜孔的冷却结构及涡轮叶片。冷却机构包括基体及形成于基体上的气膜孔。气膜孔的出气口被构造成沿通过气膜孔的射流的气体流向相正交的气体展向向两侧扩张，以形成扇形的孔结构。气膜孔的进气口及出气口之间顺次设置有过渡段及扩张段，扩张段被构造成由过渡段向出气口沿出气口的宽度方向渐缩，沿出气口的长度方向渐宽的扩张结构，以削弱流场中形成于出气口附近的肾形涡的强度，并诱导产生反肾形涡对。涡轮叶片包括由基体形成的叶片，叶片内设置有容纳冷却气通过的气体流道，基体上设置有多个气膜孔与气体流道连通，这样的涡轮叶片兼具冷却结构的优点，具有较好的冷却效果。
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公开(公告)号：CN118128608A
公开(公告)日：2024-06-04
申请号：CN202410286827.7
申请日：2024-03-13
申请人： 中国科学院工程热物理研究所
摘要： 本发明提出了一种适用于发动机涡轮动叶的局部点阵气膜冷却布局结构，通过在涡轮动叶表面温度较高的区域，特别是冷却未覆盖或未良好覆盖的区域，局部集中布置点阵排列的气膜孔，本发明实现了有针对性的强化冷却效果。该结构不仅提高了气膜的覆盖率和稳定性，而且降低了冷却气的消耗，延长了叶片的寿命。本发明的常规气膜冷却区段和局部点阵气膜冷却区段共同作用，形成了综合的冷却策略，既保证了整个叶片表面的基础热防护，又针对特定高风险区域提供了加强的冷却保护。这种差异化的冷却策略显著提高了涡轮动叶的热稳定性和耐用性，增强了发动机的性能和可靠性，对于高性能航空发动机涡轮叶片冷却技术领域具有重要的创新价值和实用意义。
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公开(公告)号：CN118030200A
公开(公告)日：2024-05-14
申请号：CN202410286810.1
申请日：2024-03-13
申请人： 中国科学院工程热物理研究所
IPC分类号： F01D5/18
摘要： 本发明公开了一种用于发动机涡轮叶片的出口带凹陷槽的气膜冷却结构，旨在提高航空发动机涡轮叶片的冷却效率与耐高温性能。区别于现有常规异形孔增大出口面积、降低射流出口流速和增加展向覆盖的基本原理，本发明通过在每个气膜射流结构体的出气端口处设置凹陷槽，用于导引冷却气流并增强射流附壁能力。凹陷槽的设计考虑到了椭圆形状的优化，使得射流在通过凹陷槽时可以产生离散涡，从而利用离散涡强化冷却射流与涡轮叶片壁面之间的换热，有效抑制了由于高温主流卷吸作用导致的肾形涡负面影响，从而达到增强气膜冷却能力的目的，具有结构独特和功能性强的优点，有助于提高涡轮叶片的耐高温性能和延长其使用寿命，具有广泛的应用前景。
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公开(公告)号：CN117610460A
公开(公告)日：2024-02-27
申请号：CN202311624662.1
申请日：2023-11-30
申请人： 中国科学院工程热物理研究所
IPC分类号： G06F30/28 , G06F30/15 , G06F30/17 , G06F113/08 , G06F119/14 , G06F119/02
摘要： 本发明公开了一种发动机涡轮叶片气膜冷却的全三维掺混损失评估方法，旨在提高气膜冷却掺混损失的计算评估精度，并考虑二次流对主流和射流之间相对运动和相互作用的影响。本方法包括：首先，建立三维流动模型以计算主流气体和射流冷气的速度分量；其次，根据动量守恒定律和能量守恒定律建立掺混过程遵循的动量方程和能量方程；然后，基于熵增原理计算掺混损失；最后，分析掺混导致的熵增，得到主流气体和射流冷气的掺混熵增的最终形式，从而评估涡轮叶片气膜冷却效果。本发明通过建立全三维流动模型，模拟主流气体与射流冷气之间的动量交换，该方法能够在叶片各个位置尤其是靠近端壁的气膜孔处更加准确地判断掺混损失，具有广泛的应用前景。
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公开(公告)号：CN117006250A
公开(公告)日：2023-11-07
申请号：CN202311005963.6
申请日：2023-08-10
申请人： 中国科学院工程热物理研究所
摘要： 本发明公开了一种双阶梯收缩型螺旋槽气膜密封结构。其中,密封环端面上的螺旋槽由背风侧到迎风侧顺序设置有第一螺旋槽部分、第二螺旋槽部分和第三螺旋槽部分，第一螺旋槽部分为三级阶梯收缩结构,第二螺旋槽部分为两级阶梯收缩结构。本发明通过设置双阶梯收缩型螺旋槽结构，可以有效地增强气流在螺旋槽中的阻塞效应和升压效应，从而提高气膜密封的开启力；同时，通过设置不同的槽深和长度比例，可以有效地增强气流在螺旋槽中的导流效应和剪切效应，从而降低气膜密封的泄漏量。此外，本发明还具有结构独特、可调节性好、用途广泛等优点，是一种有应用前景的新型密封结构。
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公开(公告)号：CN116771714A
公开(公告)日：2023-09-19
申请号：CN202311005962.1
申请日：2023-08-10
申请人： 中国科学院工程热物理研究所
摘要： 本发明公开了一种阶梯收缩型螺旋槽气膜密封结构，该结构包括一环形密封件，其端面上设置有若干螺旋槽，每个螺旋槽沿其几何中心线划分为两部分，分别为第一螺旋槽部分和第二螺旋槽部分。第一螺旋槽部分沿几何中心线由外侧至内侧形成二级阶梯收缩状，第二螺旋槽部分沿几何中心线由外侧至内侧形成三级阶梯收缩状，螺旋槽的开口端沿周向由背风侧至迎风侧形成二级阶梯收缩状。该结构利用槽深和槽型的变化，增加气流与环形密封端面的接触面积，增强剪切效应、阻塞效应、升压作用和压缩效应，从而降低泄漏量，提高开启力和刚漏比。该结构结构简单，加工难度低，密封性能和寿命高，具有广泛的应用前景。
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公开(公告)号：CN116241335A
公开(公告)日：2023-06-09
申请号：CN202310282963.4
申请日：2023-03-22
申请人： 中国科学院工程热物理研究所
IPC分类号： F01D5/18
摘要： 本发明公开了一种带内螺纹圆柱气膜孔的航空发动机热端部件冷却结构，针对传统圆柱气膜孔的射流与主流掺混过程中，由于射流与主流的温度和速度差异会形成肾形涡，肾形涡会迫使低温冷却射流脱离壁面，高温主燃气流重新贴附壁面，导致气膜覆盖面积减少，气膜冷却效果降低的技术问题，本发明在保留圆柱气膜孔的主体结构不变的前提下，通过直接在圆柱气膜孔内部设置内螺纹沟槽，通过内螺纹沟槽诱导旋流来抑制肾形涡在热端部件待冷却壁面上的形成及其作用，从而达到增强气膜附壁的目的，具有结构简单和适用性宽的优点。
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公开(公告)号：CN113279818B
公开(公告)日：2022-10-21
申请号：CN202110703454.5
申请日：2021-06-24
申请人： 中国科学院工程热物理研究所
IPC分类号： F01D5/18
摘要： 本发明公开了一种收缩型双射流气膜孔，收缩型双射流气膜孔入口沿两个方向同时收缩，由矩形收缩为圆形，控制冷气在气膜孔中的加速过程：使冷气随着气膜孔截面收缩而加速，通过改变收缩段的角度和长度来控制冷气加速过程，极大地降低冷气在气膜孔中的流动损失。收缩段后圆柱孔的孔型有稳定气流作用，使出口气流尽可能为一股均质流。在高马赫数、高吹风比工况下，收缩型双射流孔可以消除气膜孔中的低速区、超音速区，避免在气膜孔出口处产生激波，提高气膜孔流量系数，使气膜孔出口处冷气速度均匀，提高气膜冷却效率，降低孔内损失与掺混损失。
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公开(公告)号：CN111441828B
公开(公告)日：2022-09-16
申请号：CN202010169362.9
申请日：2020-03-12
申请人： 中国科学院工程热物理研究所
摘要： 本发明公开了一种带预旋喷嘴和导流盘的发动机涡轮盘腔结构，包括涡轮盘及设置在所述涡轮盘前的导流盘、预旋喷嘴环，高压低温二股气流通过预旋喷嘴环进入预旋气流腔后分成两股：一股通过导流盘周向均布的预旋冷气接收孔沿导流盘后侧的径向导流板进入涡轮盘榫槽底部的轴向通气孔；一股通过导流盘上的封严篦齿环，经导流盘前侧上方的倾斜导流板预旋增压后，与来自导向器安装边周向均布的冷气冲击孔的冷气汇合后，通过涡轮转静子间隙进入主流道。本发明的发动机涡轮盘腔结构能够降低冷却空气的相对总温，加强冷气与涡轮盘对流换热，并对轮缘封严气体进行预旋增压，提高封严效果，减少封严气体与主流掺混损失。
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公开(公告)号：CN113944516A
公开(公告)日：2022-01-18
申请号：CN202111142033.6
申请日：2021-09-28
申请人： 中国科学院工程热物理研究所
摘要： 本发明公开了一种扫掠冲击与气膜孔相结合的燃气涡轮叶尖复合冷却结构，冲击冷却腔、高温燃气主流腔布置在燃气涡轮叶尖平板模型的两侧，流体激振器的出口段布置在冲击冷却腔内且正对平板模型的内表面，冷却工质从流体激振器的出口段喷射进入冲击冷却腔，形成扫掠冲击射流作用在冲击靶面上，并在气膜孔的抽吸作用下，增大冲击靶面附近冷却工质的湍动能，通过气膜孔进入高温燃气主流腔的冷却工质形成为覆盖在平板模型外表面的气膜层，以避免高温主流燃气对燃气涡轮叶尖平板模型外表面的直接冲刷。本发明的复合冷却结构，有利于避免燃气涡轮叶尖出现局部热斑，并具有冷却面积大、冷却效率均匀分布、冷气使用量占比小等优点。
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