一種提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)，包括氣膜孔、橫向開(kāi)槽和壁面，氣膜孔設(shè)在壁面的上游區(qū)域，橫向開(kāi)槽開(kāi)設(shè)在氣膜孔的出口處，其特征在于該結(jié)構(gòu)在橫向開(kāi)槽的下游槽壁上的中間位置開(kāi)設(shè)有順流階梯，在順流階梯的兩側(cè)對(duì)稱布置導(dǎo)流面，所述順流階梯迎著來(lái)流方向的平面垂直于壁面，順流階梯的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)分別與橫向開(kāi)槽的底面和下游壁面平齊，順流階梯以過(guò)氣膜孔出氣孔中心且平行于壁面的中心線為軸對(duì)稱布置；所述導(dǎo)流面為與壁面呈15°-75°夾角的斜坡，所述順流階梯的一個(gè)階梯在沿壁面展向方向的最大投影縱向長(zhǎng)度與氣膜孔孔徑的比值為0.25-1.0，順流階梯在沿壁面橫向方向的最大投影長(zhǎng)度與氣膜孔孔徑的比值為1.0-4.0。
【專利說(shuō)明】
一種提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及燃?xì)馔钙絺鳠崤c冷卻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，燃?xì)馔钙皆诤娇铡⒑胶?、交通運(yùn)輸以及火力發(fā)電中有廣泛的應(yīng)用，它的發(fā)展代表著一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)水平、軍事發(fā)展以及國(guó)家綜合實(shí)力。為進(jìn)一步提高燃?xì)馔钙降慕?jīng)濟(jì)性，其中最有效的方法是提高燃?xì)馔钙降娜肟诔跏紲囟?，但是由于受到耐高溫材料的限制，燃?xì)馔钙降娜肟诔跏紲囟忍岣吆髴?yīng)采用一些有效的措施來(lái)降低高溫部件的工作環(huán)境溫度，以此來(lái)保證燃?xì)馔钙桨踩煽康倪\(yùn)行。在燃?xì)馔钙降睦鋮s系統(tǒng)中，氣膜冷卻技術(shù)應(yīng)用的最為廣泛。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)研究表明開(kāi)槽氣膜孔結(jié)構(gòu)能有效提高氣膜冷卻效率，開(kāi)槽能夠降低氣膜孔出口處冷卻氣流的動(dòng)量，減小冷卻氣對(duì)主流的穿透力，提高壁面氣膜冷卻效率。如專利號(hào)為ZL200710017790.4的中國(guó)專利公開(kāi)了一種開(kāi)槽氣膜冷卻孔，該氣膜冷卻孔包括第一橫槽和第二橫槽，第一橫槽上設(shè)有尖角舌片，保證了冷卻氣在第一橫槽內(nèi)的橫向擴(kuò)散，但對(duì)于橫槽下游的橫向冷卻保護(hù)作用有限，在吹風(fēng)比大于1.0時(shí)的工況時(shí)冷卻效果明顯下降。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的不足之處，本實(shí)用新型擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)用以增大冷卻氣在氣膜孔下游壁面的覆蓋面積，提高壁面展向(X正半軸方向)氣膜冷卻效率，并改善壁面橫向(y軸方向)冷卻效率，適用于所有類型的帶有開(kāi)槽結(jié)構(gòu)的離散孔分布形式的氣膜冷卻技術(shù)。
[0005]本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)，包括氣膜孔、橫向開(kāi)槽和壁面，氣膜孔設(shè)在壁面的上游區(qū)域，橫向開(kāi)槽開(kāi)設(shè)在氣膜孔的出口處，其特征在于該結(jié)構(gòu)在橫向開(kāi)槽的下游槽壁上的中間位置開(kāi)設(shè)有順流階梯，在順流階梯的兩側(cè)對(duì)稱布置導(dǎo)流面，所述順流階梯迎著來(lái)流方向的平面垂直于壁面，順流階梯的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)分別與橫向開(kāi)槽的底面和下游壁面平齊，順流階梯以過(guò)氣膜孔出氣孔中心且平行于壁面的中心線為軸對(duì)稱布置;所述導(dǎo)流面為與壁面呈15°-75°夾角的斜坡，所述順流階梯的一個(gè)階梯在沿壁面展向方向的最大投影縱向長(zhǎng)度與氣膜孔孔徑的比值為0.25-1.0，順流階梯在沿壁面橫向方向的最大投影長(zhǎng)度與氣膜孔孔徑的比值為1.0-4.0;導(dǎo)流面與橫向開(kāi)槽的底面相交線的橫向?qū)挾扰c氣膜孔孔徑的比值為1.0-4.0。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)(在氣膜孔處僅設(shè)計(jì)有開(kāi)槽結(jié)構(gòu))相比，本實(shí)用新型在橫向開(kāi)槽氣膜孔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上于開(kāi)槽結(jié)構(gòu)下游槽壁上開(kāi)設(shè)了順流階梯和導(dǎo)流面(斜坡)，順流階梯能夠降低開(kāi)槽對(duì)冷卻氣在壁面展向方向流動(dòng)的阻力，減小冷卻氣對(duì)主流的穿透力，使冷卻氣更貼近壁面流動(dòng)，減小了反向渦對(duì)的強(qiáng)度，提高了壁面展向的冷卻效率。順流階梯兩側(cè)的導(dǎo)流面，減小主流與冷卻氣的摻混，對(duì)槽內(nèi)的冷卻氣起到導(dǎo)流的作用，從而提高壁面橫向氣膜冷卻效率。本實(shí)用新型在開(kāi)槽處設(shè)置順流階梯和斜坡不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榇碉L(fēng)比大于1.0時(shí)而導(dǎo)致壁面氣膜冷卻效率明顯下降的現(xiàn)象。此外，本實(shí)用新型中所提出的結(jié)構(gòu)也具有易加工、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等諸多優(yōu)點(diǎn)，尤其在燃?xì)馔钙饺~片及其端壁的冷卻保護(hù)方面，可以滿足實(shí)際工程中的應(yīng)用需要，從而提高部件壽命和節(jié)約成本。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1本實(shí)用新型提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2本實(shí)用新型提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3本實(shí)用新型提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖4本實(shí)用新型提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011 ]圖5本實(shí)用新型的開(kāi)槽2提高氣膜冷卻效率的原理示意圖；
[0012]圖6吹風(fēng)比為0.5的條件下的冷卻效率分布對(duì)比圖，其中，圖6a為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的氣膜孔下游壁面冷卻效率分布，圖6b為本實(shí)用新型的氣膜孔下游壁面冷卻效率分布；
[0013]圖7吹風(fēng)比為0.5時(shí)，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)與本實(shí)用新型的氣膜孔下游壁面中心線上冷卻效率的比較；
[0014]圖8吹風(fēng)比為0.5時(shí)，圖8a為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)與本實(shí)用新型在壁面橫向x/d= 5處氣膜冷卻效率的比較，圖Sb為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)與本實(shí)用新型在壁面橫向x/d = 10處氣膜冷卻效率的比較；
[0015]圖9本實(shí)用新型提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)中導(dǎo)流面22的俯視圖為直角梯形的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖10本實(shí)用新型提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)中順流階梯21的階梯數(shù)為I且具有傾斜表面的臺(tái)階的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中，1-氣膜孔，2-橫向開(kāi)槽(或開(kāi)槽)，3_壁面，11-氣膜孔出氣孔，21-順流階梯，22-導(dǎo)流面。
【具體實(shí)施方式】
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[0018]以下結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不以此限制對(duì)本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0019]本實(shí)用新型提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱結(jié)構(gòu)，參見(jiàn)圖1-4)包括氣膜孔1、橫向開(kāi)槽2和壁面3，氣膜孔I設(shè)在壁面3的上游區(qū)域，橫向開(kāi)槽2開(kāi)設(shè)在氣膜孔I的出口處，在橫向開(kāi)槽2的下游槽壁上的中間位置開(kāi)設(shè)有順流階梯21，在順流階梯21的兩側(cè)對(duì)稱布置導(dǎo)流面22，所述順流階梯迎著來(lái)流方向的平面垂直于壁面，順流階梯的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)分別與橫向開(kāi)槽2的底面和下游壁面3平齊，順流階梯21以過(guò)氣膜孔出氣孔11中心且平行于壁面3的中心線為軸對(duì)稱布置;所述導(dǎo)流面22為與壁面3呈15°-75°夾角的斜坡，所述順流階梯21的一個(gè)階梯在沿壁面展向方向(即X正方向)的最大投影縱向長(zhǎng)度L1與氣膜孔孔徑d的比值為0.25-1.0，順流階梯在沿壁面橫向方向(S卩Y方向)的最大投影長(zhǎng)度與氣膜孔孔徑的比值為1.0-4.0；導(dǎo)流面22與橫向開(kāi)槽2的底面相交線的橫向?qū)挾葁與氣膜孔孔徑d的比值為1.0-4.0。
[0020]本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征在于所述順流階梯21的階梯個(gè)數(shù)為1-5個(gè)。
[0021 ]本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征在于所述順流階梯21的每個(gè)階梯的形狀尺寸相同。
[0022]本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征在于所述順流階梯21—個(gè)階梯的縱截面的形狀為矩形、半圓形、半橢圓形或梯形。
[0023]本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征在于所述導(dǎo)流面22的俯視圖形狀為梯形。
[0024]本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征在于所述導(dǎo)流面22的縱切面形狀(即主視圖形狀)為曲邊直角梯形或多邊直角梯形。
[0025]本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征在于所述氣膜孔I為圓柱形孔、錐形孔、矩形孔、梯形孔、月牙孔或簸箕形孔等幾何多邊形孔。
[0026]本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征在于所述橫向開(kāi)槽2的槽寬c與氣膜孔孔徑d的比為2-6，橫向開(kāi)槽2的槽深H與氣膜孔孔徑d的比為0.2-1。
[0027]本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征在于所述氣膜孔I相對(duì)于水平面的夾角α為15°-60°，所述壁面3的橫向長(zhǎng)度e與氣膜孔孔徑d的比值e/d為3-10。
[0028]本實(shí)用新型中順流階梯的階梯數(shù)量及階梯形狀與具體工況有關(guān)，每個(gè)階梯的形狀尺寸可相同也可不同，但要保證整個(gè)順流階梯的的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)分別與橫向開(kāi)槽2的底面和下游壁面3平齊。
[0029]本實(shí)用新型中在橫向開(kāi)槽2的下游槽壁上設(shè)置的順流階梯21及導(dǎo)流面22能提高氣膜孔下游壁面氣膜冷卻效率的基本原理(參見(jiàn)圖5)為:在開(kāi)槽2的下游槽壁上設(shè)置順流階梯21，降低下游槽壁對(duì)從氣膜孔流出的冷卻氣m的阻力，減小冷卻氣在壁面垂直方向(z方向)的動(dòng)量，減小冷卻氣對(duì)主流的穿透力，并且降低冷卻氣在壁面展向的流動(dòng)速度，使冷卻氣更好地鋪展在壁面上，提高壁面中心區(qū)域的冷卻效率，在順流階梯21兩側(cè)布置傾斜導(dǎo)流面22，冷卻氣從氣膜孔流出，并在開(kāi)槽2內(nèi)與主流氣相遇，此部分氣體s溫度低于主流氣體，通過(guò)導(dǎo)流面22進(jìn)入壁面兩側(cè)，對(duì)壁面橫向的冷卻效率起到疊加的作用。
[0030]本實(shí)用新型中氣膜孔I可為圓柱形孔、錐形孔、矩形孔、梯形孔、月牙孔或簸箕形孔等幾何多邊形孔，氣膜孔I在橫向(y方向)呈多排布置，氣膜孔I與水平壁面夾角α為15°-60°，壁面3的橫向長(zhǎng)度e與氣膜孔孔徑d的比值e/d在3.0-10之間，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)適用于各種順壓梯度的壁面，包括凹面、凸面等曲面，在吹風(fēng)比為0.25-1.5之間冷卻效率有明顯提尚O
[0031]本實(shí)用新型在橫向開(kāi)槽2下游槽壁上設(shè)置順流階梯21及導(dǎo)流面22有利于提高壁面的冷卻效率，順流階梯21減小冷卻氣與主流的摻混，使冷卻氣沿著壁面3流動(dòng)，槽內(nèi)冷卻氣順著導(dǎo)流面22流經(jīng)壁面3，提高壁面展向及橫向的氣膜冷卻效率。本結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于順流階梯21的階梯數(shù)量、每個(gè)階梯的形狀尺寸、導(dǎo)流面22的傾斜角度β、導(dǎo)流面22的俯視形狀及縱切面的形狀，以上參數(shù)對(duì)冷卻氣在下游壁面的流動(dòng)、形成渦量的大小、湍流強(qiáng)度及冷卻效率起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)順利階梯21及導(dǎo)流面22的設(shè)計(jì)有如下幾個(gè)要求:第一，順流階梯21的階梯高度h不宜過(guò)高，否則起不到降低冷卻氣在垂直壁面的動(dòng)量，不能有效減小冷卻氣對(duì)主流的穿透力，階梯高度h根據(jù)冷卻氣流速增大而增加，隨著冷卻氣流速的減小而降低;第二，順流階梯21的階梯數(shù)不宜過(guò)多，階梯數(shù)過(guò)多會(huì)對(duì)冷卻氣造成較大的氣動(dòng)損失，降低冷卻氣在壁面展向的冷卻效率;第三，導(dǎo)流面22與壁面3的夾角β不宜過(guò)大，β過(guò)大對(duì)槽內(nèi)的冷卻氣的導(dǎo)流作用減小，該部分氣體不能很好的貼附在壁面上流動(dòng)，在壁面兩側(cè)上方形成較大的反向渦對(duì)，降低壁面氣膜冷卻效率;第四，導(dǎo)流面22與橫向開(kāi)槽2的底面相交線的橫向?qū)挾葁不宜過(guò)小，否則起不到加強(qiáng)壁面橫向冷卻效果的作用。
[0032]實(shí)施例1
[0033]本實(shí)施例結(jié)構(gòu)(參見(jiàn)圖1-4)包括氣膜孔1、橫向開(kāi)槽2和壁面3，氣膜孔I設(shè)在壁面3的上游區(qū)域，橫向開(kāi)槽2開(kāi)設(shè)在氣膜孔I的出口處，在橫向開(kāi)槽2的下游槽壁上的中間位置開(kāi)設(shè)有順流階梯21，在順流階梯21的兩側(cè)對(duì)稱布置導(dǎo)流面22，所述順流階梯迎著來(lái)流方向的平面垂直于壁面，順流階梯的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)分別與橫向開(kāi)槽2的底面和下游壁面3平齊，順流階梯21以過(guò)氣膜孔出氣孔11中心且平行于壁面3的中心線為軸對(duì)稱布置;所述導(dǎo)流面22為與壁面3呈15°-75°夾角的斜坡，所述順流階梯21的一個(gè)階梯在沿壁面展向方向(S卩X正方向)的最大投影縱向長(zhǎng)度L1與氣膜孔孔徑d的比值為0.25-1.0，順流階梯在沿壁面橫向方向(即Y方向)的最大投影長(zhǎng)度與氣膜孔孔徑的比值為1.0-4.0;導(dǎo)流面22與橫向開(kāi)槽2的底面相交線的橫向?qū)挾葁與氣膜孔孔徑d的比值為1.0-4.0。
[0034]圖2-4分別是圖1所示結(jié)構(gòu)的俯視圖、主視圖和左視圖，在圖2、圖3和圖4中，三個(gè)流動(dòng)方向分別用坐標(biāo)Χ、γ、ζ表示，X為流體的流動(dòng)方向，即縱向，Χ正半軸為下游方向，Υ為橫向，Z為垂直壁面方向，氣膜孔I的孔徑用d表示，氣膜孔I相對(duì)于水平壁面的夾角為α，橫向開(kāi)槽2的槽寬用c表示，橫向開(kāi)槽2的高度用H表示，壁面3的橫向長(zhǎng)度用e表示，順流階梯21的一個(gè)階梯的高度用h表示，順流階梯21在沿X方向的最大投影縱向長(zhǎng)度用L1表示，導(dǎo)流面22在X方向的長(zhǎng)度用L表示，導(dǎo)流面22在y方向與橫向開(kāi)槽2的底面相交線長(zhǎng)度用w表示，導(dǎo)流面22與壁面3的夾角為β，夾角β越小，壁面橫向氣膜冷卻效率越好。
[0035]本實(shí)施例中順流階梯21有兩個(gè)階梯，且兩個(gè)階梯的高度h相等，導(dǎo)流面22連接開(kāi)槽2的底面與壁面3。氣膜孔I為圓柱形，氣膜孔I與壁面3的夾角α為35°，壁面3的橫向長(zhǎng)度e是氣膜孔I孔徑的4倍，橫向開(kāi)槽2的槽深H為0.5d，槽寬c為3d，順流階梯21在沿x方向的最大投影縱向長(zhǎng)度L1為0.25d，每個(gè)階梯的高度相同，均為0.25d，導(dǎo)流面22在y方向與橫向開(kāi)槽2的底面相交線長(zhǎng)度w為Id;導(dǎo)流面22在X方向的長(zhǎng)度L與氣膜孔孔徑相等，導(dǎo)流面22與壁面的夾角β可根據(jù)開(kāi)槽的深度H及導(dǎo)流面22在X方向的長(zhǎng)度L算出。
[0036]采用本實(shí)施例結(jié)構(gòu)，在吹風(fēng)比為0.5的條件下，圖6a為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的氣膜孔下游壁面氣膜冷卻效率分布(η)，圖6b為本實(shí)用新型的氣膜孔下游壁面氣膜冷卻效率分布，圖中0.4和0.3代表兩壁面該區(qū)域的氣膜冷卻效率為0.4和0.3，兩條虛線是為了更清晰的展示出兩種結(jié)構(gòu)的氣膜冷卻效率分布，兩圖對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在壁面的橫向及展向，本實(shí)用新型有更好的氣膜冷卻效果。這是由于本實(shí)用新型在開(kāi)槽的下游槽壁的中間布置順流階梯21，減小冷卻氣在壁面垂直方向的動(dòng)量，冷卻氣能更好的沿壁面展向流動(dòng)，冷卻氣在流經(jīng)順流階梯21時(shí)，提高了冷卻氣對(duì)階梯的冷卻保護(hù)，順流階梯21也起到降低冷卻氣流速的作用，冷卻氣能更均勻的覆蓋在壁面上，削弱了反向渦對(duì)的形成，提高壁面中心區(qū)域冷卻效果。順流階梯21兩側(cè)的導(dǎo)流面22的作用是減小開(kāi)槽槽壁對(duì)槽內(nèi)部分冷卻氣的阻力，該部分冷卻氣順著導(dǎo)流面22流經(jīng)壁面兩側(cè)，對(duì)壁面的冷卻效率起到疊加的作用，改善壁面橫向冷卻效果，具體數(shù)據(jù)分析可見(jiàn)圖7和圖8。
[0037]吹風(fēng)比為0.5時(shí)，圖7定量的分析了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)與本實(shí)用新型在氣膜孔下游壁面中心線上的氣膜冷卻效率，本實(shí)用新型在壁面展向的氣膜冷卻效率要高于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，在接近氣膜孔的壁面上，由于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的冷卻氣在壁面垂直方向有較大的動(dòng)量，剛接觸壁面時(shí)不能很好的被壓覆在壁面上，所以在接近氣膜孔的壁面上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)峰值，而本實(shí)用新型就避免了這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，在所研究的范圍內(nèi)，本實(shí)用新型與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在壁面中心線上的氣膜冷卻效率平均提高了9.1%。
[0038]圖8定量分析了本實(shí)用新型與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在吹風(fēng)比為0.5條件下的壁面橫向氣膜冷卻效率，圖8a為在x/d = 5處本實(shí)用新型與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的壁面橫向氣膜冷卻效率，從圖中可以看出，本實(shí)用新型的橫向氣膜冷卻效率明顯高于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，尤其是與導(dǎo)流面22連接的壁面區(qū)域，本實(shí)用新型在該位置的氣膜冷卻效率大大提高，這是由于導(dǎo)流面22減小了槽壁對(duì)槽內(nèi)冷卻氣的阻力，與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，槽內(nèi)冷卻氣在壁面垂直方向的動(dòng)量減小，沿壁面展向的速度增大，槽內(nèi)流出的冷卻氣更貼近于壁面流動(dòng)，減小該區(qū)域壁面上方的反向渦對(duì)強(qiáng)度，提高了壁面橫向冷卻效率，在x/d = 5、l<y/d<2和-2<y/d<_l處本實(shí)用新型的氣膜冷卻效率提高49%。圖8b為在x/d=10處本實(shí)用新型與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的壁面橫向氣膜冷卻效率，從圖中也可以發(fā)現(xiàn)，本實(shí)用新型在該位置的氣膜冷卻效率要高于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，在與導(dǎo)流面22連接的壁面區(qū)域，在x/d = 5處氣膜冷卻效率雖然沒(méi)有明顯提高，但略有改善;在x/d=10處，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的橫向氣膜冷卻效率平均提高12.7%。與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，本實(shí)用新型不僅改善了壁面展向氣膜冷卻效率，還大大提高壁面橫向氣膜冷卻效果。
[0039]實(shí)施例2
[0040]本實(shí)施例結(jié)構(gòu)中各部分組成及相對(duì)位置關(guān)系同實(shí)施例1，順流階梯的階梯數(shù)量為2個(gè)，不同之處在于，本實(shí)施例中順流階梯中兩個(gè)階梯的尺寸不完全一樣，上面的階梯在Y方向的長(zhǎng)度要大于下面的階梯，順流階梯在沿壁面橫向方向(即Y方向)的最大投影長(zhǎng)度與氣膜孔孔徑的比值為2.0，導(dǎo)流面22的俯視圖為直角梯形。
[0041 ] 實(shí)施例3
[0042]本實(shí)施例結(jié)構(gòu)中各部分組成及相對(duì)位置關(guān)系同實(shí)施例1，不同之處在于，順流階梯的階梯數(shù)量為I個(gè)，且為具有傾斜表面的臺(tái)階。
[0043]本實(shí)用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)，包括氣膜孔、橫向開(kāi)槽和壁面，氣膜孔設(shè)在壁面的上游區(qū)域，橫向開(kāi)槽開(kāi)設(shè)在氣膜孔的出口處，其特征在于該結(jié)構(gòu)在橫向開(kāi)槽的下游槽壁上的中間位置開(kāi)設(shè)有順流階梯，在順流階梯的兩側(cè)對(duì)稱布置導(dǎo)流面，所述順流階梯迎著來(lái)流方向的平面垂直于壁面，順流階梯的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)分別與橫向開(kāi)槽的底面和下游壁面平齊，順流階梯以過(guò)氣膜孔出氣孔中心且平行于壁面的中心線為軸對(duì)稱布置;所述導(dǎo)流面為與壁面呈15°-75°夾角的斜坡，所述順流階梯的一個(gè)階梯在沿壁面展向方向的最大投影縱向長(zhǎng)度與氣膜孔孔徑的比值為0.25-1.0，順流階梯在沿壁面橫向方向的最大投影長(zhǎng)度與氣膜孔孔徑的比值為1.0-4.0;導(dǎo)流面與橫向開(kāi)槽的底面相交線的橫向?qū)挾扰c氣膜孔孔徑的比值為1.0-4.0。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述順流階梯的階梯個(gè)數(shù)為1-5個(gè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述順流階梯的每個(gè)階梯的形狀尺寸相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述順流階梯一個(gè)階梯的縱截面的形狀為矩形、半圓形、半橢圓形或梯形。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)流面的俯視圖形狀為梯形。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)流面的縱切面形狀為曲邊直角梯形或多邊直角梯形。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述氣膜孔為圓柱形孔、錐形孔、矩形孔、梯形孔、月牙孔或簸箕形孔。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述橫向開(kāi)槽的槽寬與氣膜孔孔徑的比為2-6，橫向開(kāi)槽的槽深與氣膜孔孔徑的比為0.2-1。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高氣膜冷卻效率的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述氣膜孔相對(duì)于水平面的夾角為15°-60°，所述壁面的橫向長(zhǎng)度與氣膜孔孔徑的比值為3-10。
【文檔編號(hào)】F01D5/18GK205445689SQ201620299735
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月12日
【發(fā)明人】王進(jìn), 崔沛, 李倩倩, 翟鄭佳, 閔春華, 朱恒宣
【申請(qǐng)人】河北工業(yè)大學(xué)