CN116085117A - 导向结构 - Google Patents

导向结构 Download PDF

Info

Publication number
CN116085117A
CN116085117A CN202310370724.4A CN202310370724A CN116085117A CN 116085117 A CN116085117 A CN 116085117A CN 202310370724 A CN202310370724 A CN 202310370724A CN 116085117 A CN116085117 A CN 116085117A
Authority
CN
China
Prior art keywords
contour line
projection
sub
contour
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310370724.4A
Other languages
English (en)
Inventor
祝银海
姜培学
叶林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN202310370724.4A priority Critical patent/CN116085117A/zh
Publication of CN116085117A publication Critical patent/CN116085117A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/16Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/202Heat transfer, e.g. cooling by film cooling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

本申请公开的一种导向结构包括本体部和导向孔,本体部在第一方向上具有相对的第一表面和第二表面;导向孔包括设置于第一表面的第一开口、位于第一开口靠近第二表面一侧的分界口以及第一孔壁,分界口在预设方向上具有第一投影,第一开口在预设方向上的第二投影包括第一轮廓线、第二轮廓线、第三轮廓线与第四轮廓线,第一轮廓线与第二轮廓线位于第一投影在第二方向上的同侧且分设于第一投影在第三方向上的两侧,第一轮廓线与第一投影间的间距大于第二轮廓线与第一投影间的间距,第三轮廓线连接于第一轮廓线与第二轮廓线间并朝向第一投影弯折设置,第四轮廓线连接于第一轮廓线与第二轮廓线间并朝向远离第三轮廓线的一侧弯折设置。

Description

导向结构
技术领域
本申请属于气膜冷却技术领域,尤其涉及一种导向结构。
背景技术
随着技术的发展,燃气发动机的工作能力和工作效率得到了不断的提升,也使得燃气发动机的工作温度不断提高,同时也带来了许多问题,例如,用于航空动力推进系统的燃气发动机中的燃气温度很高,使得各个部件易受高温燃气冲刷而产生热负荷的增大、表面氧化粗糙、红外发射率增大等问题。
气膜冷却作为一种高效主动冷却技术已得到了广泛应用,但是,现有的气膜冷却中所常用的例如圆柱形气膜孔结构、扇形气膜孔结构等导向结构的冷却效果较差,在该类导向结构内流动的冷却气流的流场结构较差,且从该类导向结构流出的冷却气流覆盖均匀度较低,降低了冷却气流的冷却效果。
发明内容
本申请实施例提供了一种导向结构,旨在提高冷却气流的冷却效果。
本申请实施例提供一种导向结构,导向结构包括本体部和导向孔,本体部在第一方向上具有相对的第一表面和第二表面;导向孔贯穿本体部并连通第一表面与第二表面,导向孔包括设置于第一表面的第一开口、位于第一开口靠近第二表面一侧的分界口以及连接第一开口与分界口的第一孔壁,经过分界口的中心并垂直于分界口所在平面的参考线沿预设方向延伸成型,分界口在预设方向上具有第一投影,第一开口在预设方向上具有第二投影,第二投影包括第一轮廓线、第二轮廓线、第三轮廓线与第四轮廓线,第一轮廓线与第二轮廓线位于第一投影在第二方向上的同侧,且第一轮廓线与第二轮廓线分设于第一投影在第三方向上的两侧,第一轮廓线与第一投影间的间距为第一间距,第二轮廓线与第一投影间的间距为第二间距,第一间距大于第二间距,第三轮廓线连接于第一轮廓线与第二轮廓线间并朝向第一投影弯折设置,第四轮廓线位于第三轮廓线在第二方向上远离第一轮廓线的一侧,第四轮廓线连接于第一轮廓线与第二轮廓线间并朝向远离第三轮廓线的一侧弯折设置,其中,第一方向、第二方向、第三方向与预设方向两两相交。
根据本申请的前述实施方式,第一轮廓线与第一投影在第三方向上的间距为第一子间距,第二轮廓线与第一投影在第三方向上的间距为第二子间距,第一子间距大于第二子间距;和/或,第一轮廓线与第一投影在第二方向上的间距为第三子间距,第二轮廓线与第一投影在第二方向上的间距为第四子间距,第三子间距等于第四子间距。
根据本申请的前述任一实施方式,分界口在第一方向上的投影与第一开口在第一方向上的投影间具有第一外公切线和第二外公切线,第一外公切线与第二方向间的夹角为第一夹角,第二外公切线与第二方向间的夹角为第二夹角,其中,第一夹角大于第二夹角,第一夹角为5°至15°,和/或,第二夹角为5°至15°。
根据本申请的前述任一实施方式,导向孔还包括设置于第二表面的第二开口以及连接分界口与第二开口的第二孔壁,第二开口在预设方向上的投影与第一投影交叠。
根据本申请的前述任一实施方式,第一开口与第二开口在预设方向上的间距为L,第一开口与分界口在预设方向上的间距大于或等于0.4L且小于或等于0.8L。
根据本申请的前述任一实施方式,第一投影位于第二投影内。
根据本申请的前述任一实施方式,第三轮廓线与第一投影相切。
根据本申请的前述任一实施方式,第三轮廓线包括相连的第一子轮廓线与第二子轮廓线,第一子轮廓线为圆弧线并连接于第一轮廓线与第一投影间,第二子轮廓线为圆弧线并连接于第二轮廓线与第一投影间,第一子轮廓的半径大于所述第二子轮廓线的半径。
根据本申请的前述任一实施方式,第四轮廓线与第一投影相切。
根据本申请的前述任一实施方式,第四轮廓线包括相连的第三子轮廓线与第四子轮廓线,第三子轮廓线为圆弧线并连接于第一轮廓线与第一投影间,第四子轮廓线为圆弧线并连接于第二轮廓线与第一投影间,第三子轮廓的半径大于所述第四子轮廓线的半径。
根据本申请的前述任一实施方式,第一轮廓线为圆弧线,第三轮廓线与第一轮廓线相切,和/或,第四轮廓线与第一轮廓线相切;和/或,第二轮廓线为圆弧线,第三轮廓线与第二轮廓线相切,和/或,第四轮廓线与第二轮廓线相切。
根据本申请的前述任一实施方式,预设方向与第二方向间的夹角角度大于或等于20°且小于或等于60°。
根据本申请的前述任一实施方式,分界口的直径为d,导向孔的个数为多个,多个导向孔在第二方向上间隔设置,相邻两个导向孔在第二方向上的间距大于或等于10d且小于或等于20d,和/或,多个导向孔在第三方向上间隔设置,相邻两个导向孔在第三方向上的间距大于或等于3d且小于或等于6d。
本申请实施例提供的一种导向结构包括本体部和导向孔,导向孔贯穿本体部并连通本体部的第一表面与第二表面,导向孔包括设置于第一表面的第一开口、位于第一开口靠近第二表面一侧的分界口以及连接第一开口与分界口的第一孔壁,冷却气流能够从本体部的第二表面一侧通过分界口流向第一孔壁并经由第一开口流出导向孔,以使冷却气流能够流向第一表面并对第一表面进行冷却。
分界口在预设方向上具有第一投影,第一开口在预设方向上具有第二投影,第二投影包括第一轮廓线、第二轮廓线、第三轮廓线与第四轮廓线,通过设置第一轮廓线与第二轮廓线位于第一投影在第二方向上的同侧,使得冷却气流不易在第二方向上受到第一孔壁的阻挡,冷却气流能够在第一孔壁内得到较好的加速。通过设置第一轮廓线与第二轮廓线分设于第一投影在第三方向上的两侧,使得从第一开口流出的冷却气流能够在第三方向上对第一表面具有较好的覆盖范围,从而提高冷却气流对第一表面的冷却覆盖均匀度。
第一轮廓线与第一投影间的间距为第一间距,第二轮廓线与第一投影间的间距为第二间距,通过设置第一间距大于第二间距,使得从第一开口流出的冷却气流能够在第三方向上远离第二轮廓线的一侧对第一表面具有较好的覆盖范围,使得当导向结构上设置有多个沿第三方向间隔设置的导向孔时,位于相邻两个导向孔间隔处的第一表面能够被其中一个导向孔中流出的冷却气流冷却,即从投影为第一轮廓线靠近间隔处的导向孔中流出的冷却气流能够较好的对间隔处的第一表面进行覆盖冷却,以进一步提高冷却气流对第一表面的冷却覆盖均匀度,使得从导向结构流出的冷却气流具有较好的冷却效果。
第三轮廓线连接于第一轮廓线与第二轮廓线间并朝向第一投影弯折设置,第四轮廓线位于第三轮廓线在第二方向上远离第一轮廓线的一侧,第四轮廓线连接于第一轮廓线与第二轮廓线间并朝向远离第三轮廓线的一侧弯折设置,在预设方向的投影构成第三轮廓线与第四轮廓线的第一孔壁能够较好的将导向孔中的冷却气流打散,以便于冷却气流流向在预设方向投影构成第一轮廓线与第二轮廓线的第一孔壁处,使得从导向孔流出的冷却气流能够在第三方向上具有较好的覆盖均匀度和覆盖面积,从而提高冷却气流的冷却效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一些实施例的导向结构的结构示意图;
图2为本申请一些实施例的导向孔的结构示意图;
图3为本申请一些实施例的导向结构的局部剖面示意图;
图4为本申请一些实施例的第一投影与第二投影的示意图;
图5为本申请一些实施例的导向结构的俯视示意图。
附图标记说明:
10-导向结构;
1-本体部;11-第一表面;12-第二表面;
2-导向孔;2a-第一孔壁;2b-第二孔壁;2c-第一外公切线;2d-第二外公切线;21-第一开口;22-分界口;23-第二开口;24-第一投影;25-第二投影;251-第一轮廓线;252-第二轮廓线;253-第三轮廓线;253a-第一子轮廓线;253b-第二子轮廓线;254-第四轮廓线;254a-第三子轮廓线;254b-第四子轮廓线;
i-参考线;j-参考平面;
K-预设方向;
X-第一方向;
Y-第二方向;
Z-第三方向。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例,为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施例,对本申请进行进一步详细描述。应理解,此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请,而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解,在附图和下面的描述中,至少部分的公知结构和技术没有被示出,以便避免对本申请造成不必要的模糊;并且,为了清晰,可能夸大了部分结构的尺寸。此外,下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
需要说明的是,在本文中,除非另有说明,“多个”的含义是两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向,并不是对本申请的实施例的具体结构进行限定。在本申请的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
随着技术的发展,燃气发动机的工作能力和工作效率得到了不断的提升,也使得燃气发动机的工作温度不断提高,同时也带来了许多问题,例如,用于航空动力推进系统的燃气发动机中的燃气温度很高,使得航空动力推进系统中用于排出高温高压燃气的矢量喷管等排气装置易受高温燃气冲刷而产生热负荷的增大、表面氧化粗糙、红外发射率增大等问题。气膜冷却作为一种高效主动冷却技术已得到了广泛应用,但是,申请人研究发现,现有的气膜冷却中所常用的例如圆柱形气膜孔结构、扇形气膜孔结构等导向结构的冷却效果较差,在该类导向结构内流动的冷却气流的流场结构较差,使得冷却气流在该类导向结构中流动时易造成冷却气流的损失,且从该类导向结构流出的冷却气流覆盖均匀度较低,降低了冷却气流的冷却效果。
为了解决上述技术问题,提供了本申请。为了更好地理解本申请,下面结合附图对本申请实施例的导向结构进行详细描述。
图1为本申请一些实施例的导向结构10的结构示意图,图2为本申请一些实施例的导向孔2的结构示意图,图3为本申请一些实施例的导向结构10的局部剖面示意图,图4为本申请一些实施例的第一投影24与第二投影25的示意图。图中X方向为第一方向,图中Y方向为第二方向,图中Z方向为第三方向,图中K方向为预设方向。
如图1至图4所示,本申请实施例提供一种导向结构10,导向结构10包括本体部1和导向孔2,本体部1在第一方向X上具有相对的第一表面11和第二表面12;导向孔2贯穿本体部1并连通第一表面11与第二表面12,导向孔2包括设置于第一表面11的第一开口21、位于第一开口21靠近第二表面12一侧的分界口22以及连接第一开口21与分界口22的第一孔壁2a,经过分界口22的中心并垂直于分界口22所在平面的参考线i沿预设方向K延伸成型,分界口22在预设方向K上具有第一投影24,第一开口21在预设方向K上具有第二投影25,第二投影25包括第一轮廓线251、第二轮廓线252、第三轮廓线253与第四轮廓线254,第一轮廓线251与第二轮廓线252位于第一投影24在第二方向Y上的同侧,且第一轮廓线251与第二轮廓线252分设于第一投影24在第三方向Z上的两侧,第一轮廓线251与第一投影24间的间距为第一间距,第二轮廓线252与第一投影24间的间距为第二间距,第一间距大于第二间距,第三轮廓线253连接于第一轮廓线251与第二轮廓线252间并朝向第一投影24弯折设置,第四轮廓线254位于第三轮廓线253在第二方向Y上远离第一轮廓线251的一侧,第四轮廓线254连接于第一轮廓线251与第二轮廓线252间并朝向远离第三轮廓线253的一侧弯折设置,其中,第一方向X、第二方向Y、第三方向Z与预设方向K两两相交。
本申请实施例提供的一种导向结构10包括本体部1和导向孔2,导向孔2贯穿本体部1并连通本体部1的第一表面11与第二表面12,导向孔2包括设置于第一表面11的第一开口21、位于第一开口21靠近第二表面12一侧的分界口22以及连接第一开口21与分界口22的第一孔壁2a,冷却气流能够从本体部1的第二表面12一侧通过分界口22流向第一孔壁2a并经由第一开口21流出导向孔2,以使冷却气流能够流向第一表面11并对第一表面11进行冷却。
分界口22在预设方向K上具有第一投影24,第一开口21在预设方向K上具有第二投影25,第二投影25包括第一轮廓线251、第二轮廓线252、第三轮廓线253与第四轮廓线254,通过设置第一轮廓线251与第二轮廓线252位于第一投影24在第二方向Y上的同侧,使得冷却气流不易在第二方向Y上受到第一孔壁2a的阻挡,冷却气流能够在第一孔壁2a内得到较好的加速。通过设置第一轮廓线251与第二轮廓线252分设于第一投影24在第三方向Z上的两侧,使得从第一开口21流出的冷却气流能够在第三方向Z上对第一表面11具有较好的覆盖范围,从而提高冷却气流对第一表面11的冷却覆盖均匀度。
在一些实施例中,第一孔壁2a较为平缓的过渡连接于第一开口21与分界口22间,使得第一孔壁2a不易对冷却气流产生过多的阻挡。在一些实施例中,第一孔壁2a在预设方向K上的投影可以位于第二投影25内,使得第一孔壁2a不会具有过大的体积,从而降低冷却气流在第一孔壁2a中的流动速度。
第一轮廓线251与第一投影24间的间距为第一间距,第二轮廓线252与第一投影24间的间距为第二间距,通过设置第一间距大于第二间距,使得从第一开口21流出的冷却气流能够在第三方向Z上远离第二轮廓线252的一侧对第一表面11具有较好的覆盖范围,使得当导向结构10上设置有多个沿第三方向Z间隔设置的导向孔2时,位于相邻两个导向孔2间隔处的第一表面11能够被其中一个导向孔2中流出的冷却气流冷却,即从投影为第一轮廓线251靠近间隔处的导向孔2中流出的冷却气流能够较好的对间隔处的第一表面11进行覆盖冷却,以进一步提高冷却气流对第一表面11的冷却覆盖均匀度,使得从导向结构10流出的冷却气流具有较好的冷却效果。
第三轮廓线253连接于第一轮廓线251与第二轮廓线252间并朝向第一投影24弯折设置,第四轮廓线254位于第三轮廓线253在第二方向Y上远离第一轮廓线251的一侧,第四轮廓线254连接于第一轮廓线251与第二轮廓线252间并朝向远离第三轮廓线253的一侧弯折设置,在预设方向K的投影构成第三轮廓线253与第四轮廓线254的第一孔壁2a能够较好的将导向孔2中的冷却气流打散,以便于冷却气流流向在预设方向K投影构成第一轮廓线251与第二轮廓线252的第一孔壁2a处,使得从导向孔2流出的冷却气流能够在第三方向Z上具有较好的覆盖均匀度和覆盖面积,从而提高冷却气流的冷却效果。
如图3与图4所示,在本申请实施例中,在预设方向K上的投影可以均指的是在预设方向K上投至参考平面j上的投影,即第一投影24为分界口22在预设方向K上投至参考平面j上的投影,第二投影25为第一开口21在预设方向K上投至参考平面j上的投影。其中,参考平面j可与参考线i垂直,且参考平面j过参考线i与第一开口21的交点。
在一些实施例中,本申请提供的导向结构10可应用于具有高温燃气的装置或设备中。在一些实施例中,导向结构10可应用于与高温燃气直接接触的装置或设备中,例如,导向结构10可应用于航空动力推进系统等能够产生高温燃气的排气装置中。具体的,导向结构10可作为排气装置中喷管的内壁使用,导向结构10能够用于隔热或起到引导高温燃气的作用,其中,喷管可为矢量喷管。
在一些实施例中,导向结构10的第一表面11可以为靠近高温燃气或直接受高温燃气冲刷的表面,第二方向Y可为高温燃气的主要流向。在一些实施例中,第一轮廓线251与第二轮廓线252可以位于第一投影24在高温燃气流向上的下流一侧。
由于从导向结构10中流出的冷却气流速度往往小于高温燃气的流速,例如,高温燃气的流速能够达到超声速,而从导向孔2中流出的冷却气流的速度仅能达到亚声速,即冷却气流与高温燃气间具有较大的温差和速差。通过将导向孔2的第一开口21在预设方向K上的第二投影25做前述的设置,使得从第一轮廓线251与第二轮廓线252对应的第一开口21流出的冷却气体能够有效的削弱导向孔2前气流产生的马蹄涡的影响,以减弱下洗涡对对冷却气流在第一表面11上覆盖效果的影响,使得从导向孔2中流出的冷却气流可更快地形成反肾型涡对,增强了冷却气流覆盖在第一表面11上的稳定性。其中,导向孔2前指的是导向孔2在高温燃气流向的上游方向一侧。
如图2至图4所示,在一些实施例中,导向孔2还包括设置于第二表面12的第二开口23以及连接分界口22与第二开口23的第二孔壁2b,第二开口23在预设方向K上的投影与第一投影24交叠。位于导向结构10的第二表面12一侧的冷却气流能够通过第二开口23进入至导向孔2中,并在第二开口23与分界口22间得到较好的速度,使得从导向孔2中流出的冷却气流能够具有较好的流速。
在一些实施例中,第一投影24的形状可以为圆形,第二孔壁2b在预设方向K上的投影形状也可为圆形,使得第二开口23与分界口22间的第二孔壁2b围合形成圆柱形的孔,使得冷却气流在第二开口23与分界口22间流动时,冷却气流能够得到较好的加速,使得从导向孔2中流出的冷却气流能够具有较好的流速。
如图3所示,在一些实施例中,第一开口21与第二开口23在预设方向K上的间距为L,第一开口21与分界口22在预设方向K上的间距大于或等于0.4L且小于或等于0.8L,使得第一开口21与分界口22间具有较为合适的间距,以减少冷却气流在导向孔2中的流动损失。可选的,第一开口21与分界口22在预设方向K上的间距可以等于0.6L,第二开口23与分界口22在预设方向K上的间距可以等于0.4L。
在一些实施例中,第一开口21与第二开口23在预设方向K上的间距可以为连接于第一开口21与第二开口23间参考线i的长度。在一些实施例中,第一开口21与分界口22在预设方向K上的间距可以为连接于第一开口21与分界口22间参考线i的长度。在一些实施例中,第二开口23与分界口22在预设方向K上的间距可以为连接于第二开口23与分界口22间参考线i的长度。
第一开口21与第二开口23在预设方向K上的间距、第一开口21与分界口22在预设方向K上的间距以及第二开口23与分界口22在预设方向K上的间距可以满足关系式:L=L1+L2,其中,L1为第二开口23与分界口22在预设方向K上的间距,L2为第一开口21与分界口22在预设方向K上的间距。
在一些实施例中,预设方向K与第二方向Y间的夹角角度大于或等于20°且小于或等于60°。通过合理的设置预设方向K与第二方向Y间的夹角角度,使得从导向孔2中流出的冷却气流能够较好的贴合于第一表面11,使得冷却气流能够起到较好的冷却作用。可选的,预设方向K与第二方向Y间的夹角角度可以为30°。
在这些可选的实施例中,所述本体部1在第一方向X上的厚度可以为0.75mm至1.5mm,使得导向结构10具有较好结构强度的同时,冷却气流在导向孔2内的流通路径不会过长,使得流出导向结构10的冷却气流具有较好的流速。
第一开口21与第二开口23在预设方向K上的间距、本体部1在第一方向X上的厚度以及预设方向K与第一方向X间的夹角角度间可满足关系式:L=H/sinα,其中,H为本体部1在第一方向X上的厚度,α为预设方向K与第二方向Y间的夹角角度。
可选的,本体部1在第一方向X上的厚度可以为第一表面11与第二表面12在第一方向X上的间距。可选的,第一开口21与第二开口23在预设方向K上的间距可以等于3d。
如图4所示,在一些实施例中,第一轮廓线251与第一投影24在第三方向Z上的间距为第一子间距,第二轮廓线252与第一投影24在第三方向Z上的间距为第二子间距,第一子间距大于第二子间距;和/或,第一轮廓线251与第一投影24在第二方向Y上的间距为第三子间距,第二轮廓线252与第一投影24在第二方向Y上的间距为第四子间距,第三子间距等于第四子间距。通过设置第一子间距大于第二子间距以及第三子间距等于第四子间距,使得当导向结构10上设置有多个沿第三方向Z间隔设置的导向孔2时,位于相邻两个导向孔2间隔处的第一表面11能够被其中一个导向孔2中流出的冷却气流冷却,即从投影为第一轮廓线251靠近间隔处的导向孔2中流出的冷却气流能够较好的对间隔处的第一表面11进行覆盖冷却,且使得从导向孔2中流出的冷却气流不会在第二方向Y与第三方向Z上具有较大的覆盖密度差别,使得从导向孔2中流出的冷却气流能够较为均匀的覆盖在第一表面11,从而提高了冷却气流的冷却效果。
可选的,第一子间距与第二子间距间的比值可以大于1且小于或等于2.5,使得导向孔2不会具有一个过度非对称的形状,使得从第一开口21流出的冷却气流能够较为均匀,即冷却气流能够较为均匀的从第一开口21中流出并对第一表面11进行覆盖冷却。
可选的,第一子间距、第二子间距、第三子间距和第四子间距间的关系可以满足:0.68≤a/(b1+b2)≤2,其中,a为第三子间距或第四子间距,b1为第一子间距,b2为第二子间距。通过合理的设置第一子间距、第二子间距、第三子间距和第四子间距间的关系,能够进一步提高从第一开口21中流出的冷却气流的均匀度,使得冷却气流能够较为均匀的从第一开口21中流出并对第一表面11进行覆盖冷却,并且也使得第一开口21不会具有过大的尺寸,以降低高温燃气通过第一开口21流入导向孔2中的可能。
如图4所示,在一些实施例中,第一投影24位于第二投影25内,使得冷却气流在导向孔2中能够较为顺畅的流动,使得从导向孔2中流出的冷却气流具有较好的流速。
在一些实施例中,第三轮廓线253与第一投影24相切。通过设置第三轮廓线253与第一投影24相切,以进一步提高冷却气流在导向孔2内的流动效率,使得第一孔壁2a能够较好的改变冷却气流的流场,使得从导向孔2中流出的冷却气流具有较好的流速,也使得第一开口21不会具有过大的尺寸,以降低高温燃气通过第一开口21流入导向孔2中的可能。
在一些实施例中,第三轮廓线253包括相连的第一子轮廓线253a与第二子轮廓线253b,第一子轮廓线253a为圆弧线并连接于第一轮廓线251与第一投影24间,第二子轮廓线253b为圆弧线并连接于第二轮廓线252与第一投影24间,第一子轮廓的半径大于所述第二子轮廓线253b的半径。通过设置第一子轮廓的半径大于所述第二子轮廓线253b的半径,以使第一子间距可以大于第二子间距,使得从第一开口21流出的冷却气流能够具有较好的流场,使得冷却气流能够在第三方向Z上较为均匀的覆盖冷却与第一表面11。
在一些实施例中,第四轮廓线254与第一投影24相切。通过设置第四轮廓线254与第一投影24相切,以进一步提高冷却气流在导向孔2内的流动效率,使得从导向孔2中流出的冷却气流具有较好的流速,也使得第一开口21不会具有过大的尺寸,以降低高温燃气通过第一开口21流入导向孔2中的可能。
在一些实施例中,第四轮廓线254包括相连的第三子轮廓线254a与第四子轮廓线254b,第三子轮廓线254a为圆弧线并连接于第一轮廓线251与第一投影24间,第四子轮廓线254b为圆弧线并连接于第二轮廓线252与第一投影24间,第三子轮廓的半径大于所述第四子轮廓线254b的半径。通过设置第三子轮廓的半径大于所述第四子轮廓线254b的半径,以使第一子间距可以大于第二子间距,使得从第一开口21流出的冷却气流能够具有较好的流场,使得冷却气流能够在第三方向Z上较为均匀的覆盖冷却与第一表面11。
在一些实施例中,第一轮廓线251为圆弧线,第三轮廓线253与第一轮廓线251相切,和/或,第四轮廓线254与第一轮廓线251相切;和/或,第二轮廓线252为圆弧线,第三轮廓线253与第二轮廓线252相切,和/或,第四轮廓线254与第二轮廓线252相切。通过设置第一轮廓线251和/或第二轮廓线252为圆弧线,能够便于导向孔2的加工与制造,且使得从第一轮廓线251和第二轮廓线252处的第一开口21流出的冷却气流具有较好的流场。
在这些可选的实施例中,当第一轮廓线251为圆弧线时,第一间距可以为第一轮廓线251的圆心与第一投影24的圆心之间的间距。第一子间距可以为第一轮廓线251的圆心与第一投影24的圆心在第三方向Z上的间距。第三子间距可以为第一轮廓线251的圆心与第一投影24的圆心在第二方向Y上的间距。
在这些可选的实施例中,当第二轮廓线252为圆弧线时,第二间距可以为第二轮廓线252的圆心与第一投影24的圆心之间的间距。第二子间距可以为第二轮廓线252的圆心与第一投影24的圆心在第三方向Z上的间距。第四子间距可以为第二轮廓线252的圆心与第一投影24的圆心在第二方向Y上的间距。
在一些实施例中,第一轮廓线251的直径可以小于或等于分界口22的直径,即第一轮廓线251的直径可以小于或等于第一投影24的直径。在一些实施例中,第二轮廓线252的直径可以小于或等于分界口22的直径,即第二轮廓线252的直径可以小于或等于第一投影24的直径。
在一些实施例中,第一轮廓线251与第二轮廓线252的直径可以等于分界口22的直径,第三轮廓线253与第四轮廓线254间的间距可以恒等于分界口22的直径,以进一步便于导向孔2的加工。在一些实施例中,导向孔2可通过钻头打孔或激光器打孔制成。在一些实施例中,在加工单个导向孔2时,可将钻头或激光器以分界面处作为固定点,并以参考平面j上第二投影25的形状为参考,在参考平面j上第二投影25的各个轮廓线内移动钻头或激光器以进行打孔和扩孔,从而制成第一孔壁2a以及第一开口21。使得当导向结构10具有较大尺寸,且导向结构10上设置有较大数量的导向孔2时,能够降低导向孔2的加工与制造难度,使得导向结构10具有较大尺寸且具有多个导向孔2时,便于对导向结构10的加工,提升对导向结构10的加工效率。
图5为本申请一些实施例的导向结构10的俯视示意图。
如图5所示,在一些实施例中,分界口22在第一方向X上的投影与第一开口21在第一方向X上的投影间具有第一外公切线2c和第二外公切线2d,第一外公切线2c与第二方向Y间的夹角为第一夹角,第二外公切线2d与第二方向Y间的夹角为第二夹角,其中,第一夹角大于第二夹角,第一夹角为5°至15°,和/或,第二夹角为5°至15°。通过合理的设置第一夹角与第二夹角的值,使得从导向孔2中流出的冷却气流能够在第三方向Z上具有较好的覆盖均匀度和均匀范围,且通过设置第一夹角大于第二夹角,进一步使得当导向结构10上设置有多个沿第三方向Z间隔设置的导向孔2时,位于相邻两个导向孔2间隔处的第一表面11能够被其中一个导向孔2中流出的冷却气流冷却,即从投影为第一轮廓线251靠近间隔处的导向孔2中流出的冷却气流能够较好的对间隔处的第一表面11进行覆盖冷却。
可选的,第二夹角可以为7°,第一夹角可以大于7°。
请参照图4与图5,在这些可选的实施例中,当第四轮廓线254与第一轮廓线251相切时,第一子间距、第一夹角以及第一开口21与分界口22在预设方向K上的间距间可满足关系式:b1=L2*tanβ1,其中,β1为第一夹角。
当第四轮廓线254与第二轮廓线252相切时,第二子间距、第二夹角以及第一开口21与分界口22在预设方向K上的间距间可满足关系式:b2=L2*tanβ2,其中,β2为第二夹角。
如图5所示,在一些实施例中,分界口22的直径为d,导向孔2的个数为多个,多个导向孔2在第二方向Y上间隔设置,相邻两个导向孔2在第二方向Y上的间距大于或等于10d且小于或等于20d,和/或,多个导向孔2在第三方向Z上间隔设置,相邻两个导向孔2在第三方向Z上的间距大于或等于3d且小于或等于6d。通过合理的设置导向孔2间的间距,使得从导向孔2中流出的冷却气流能够较好的贴合覆盖于第一表面11上,且使得冷却气流能够覆盖较大面积的第一表面11。可选的,相邻两个导向孔2在第三方向Z上的间距可以等于4d。
在本实施例中,当多个导向孔2在第二方向Y上间隔设置时,相邻两个导向孔2在第二方向Y上的间距可以为相邻两个导向孔2的分界口22的圆心在第二方向Y上的间距。
当多个导向孔2在第三方向Z上间隔设置时,相邻两个导向孔2在第三方向Z上的间距可以为相邻两个导向孔2的参考线i在第三方向Z上的间距。
在一些实施例中,分界口22的直径可以为0.5mm至1mm,以使导向孔2具有较好的尺寸,以使冷却气流通过时具有较好的流速。可选的,d可以为1mm。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。应理解,本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种导向结构,其特征在于,包括:
本体部,在第一方向上具有相对的第一表面和第二表面;
导向孔,贯穿所述本体部并连通所述第一表面与所述第二表面,所述导向孔包括设置于所述第一表面的第一开口、位于所述第一开口靠近所述第二表面一侧的分界口以及连接所述第一开口与分界口的第一孔壁,
经过所述分界口的中心并垂直于所述分界口所在平面的参考线沿预设方向延伸成型,所述分界口在所述预设方向上具有第一投影,所述第一开口在所述预设方向上具有第二投影,所述第二投影包括第一轮廓线、第二轮廓线、第三轮廓线与第四轮廓线,所述第一轮廓线与所述第二轮廓线位于所述第一投影在第二方向上的同侧,且所述第一轮廓线与所述第二轮廓线分设于所述第一投影在第三方向上的两侧,所述第一轮廓线与所述第一投影间的间距为第一间距,所述第二轮廓线与所述第一投影间的间距为第二间距,所述第一间距大于所述第二间距,
所述第三轮廓线连接于所述第一轮廓线与所述第二轮廓线间并朝向所述第一投影弯折设置,所述第四轮廓线位于所述第三轮廓线在所述第二方向上远离所述第一轮廓线的一侧,所述第四轮廓线连接于所述第一轮廓线与所述第二轮廓线间并朝向远离所述第三轮廓线的一侧弯折设置,
其中,所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向与所述预设方向两两相交。
2.根据权利要求1所述的导向结构,其特征在于,所述第一轮廓线与所述第一投影在所述第三方向上的间距为第一子间距,所述第二轮廓线与所述第一投影在所述第三方向上的间距为第二子间距,所述第一子间距大于所述第二子间距;
和/或,所述第一轮廓线与所述第一投影在所述第二方向上的间距为第三子间距,所述第二轮廓线与所述第一投影在所述第二方向上的间距为第四子间距,所述第三子间距等于所述第四子间距。
3.根据权利要求1所述的导向结构,其特征在于,所述分界口在所述第一方向上的投影与所述第一开口在第一方向上的投影间具有第一外公切线和第二外公切线,所述第一外公切线与所述第二方向间的夹角为第一夹角,所述第二外公切线与所述第二方向间的夹角为第二夹角,
其中,所述第一夹角大于所述第二夹角,所述第一夹角为5°至15°,和/或,所述第二夹角为5°至15°。
4.根据权利要求1所述的导向结构,其特征在于,所述导向孔还包括设置于所述第二表面的第二开口以及连接所述分界口与所述第二开口的第二孔壁,所述第二开口在所述预设方向上的投影与所述第一投影交叠。
5.根据权利要求4所述的导向结构,其特征在于,所述第一开口与所述第二开口在所述预设方向上的间距为L,所述第一开口与所述分界口在所述预设方向上的间距大于或等于0.4L且小于或等于0.8L。
6.根据权利要求1所述的导向结构,其特征在于,所述第一投影位于所述第二投影内。
7.根据权利要求6所述的导向结构,其特征在于,所述第三轮廓线与所述第一投影相切。
8.根据权利要求7所述的导向结构,其特征在于,所述第三轮廓线包括相连的第一子轮廓线与第二子轮廓线,所述第一子轮廓线为圆弧线并连接于所述第一轮廓线与所述第一投影间,所述第二子轮廓线为圆弧线并连接于所述第二轮廓线与所述第一投影间,所述第一子轮廓线的半径大于所述第二子轮廓线的半径。
9.根据权利要求6所述的导向结构,其特征在于,所述第四轮廓线与所述第一投影相切。
10.根据权利要求9所述的导向结构,其特征在于,所述第四轮廓线包括相连的第三子轮廓线与第四子轮廓线,所述第三子轮廓线为圆弧线并连接于所述第一轮廓线与所述第一投影间,所述第四子轮廓线为圆弧线并连接于所述第二轮廓线与所述第一投影间,所述第三子轮廓的半径大于所述第四子轮廓线的半径。
11.根据权利要求1所述的导向结构,其特征在于,所述第一轮廓线为圆弧线,所述第三轮廓线与所述第一轮廓线相切,和/或,所述第四轮廓线与所述第一轮廓线相切;
和/或,所述第二轮廓线为圆弧线,所述第三轮廓线与所述第二轮廓线相切,和/或,所述第四轮廓线与所述第二轮廓线相切。
12.根据权利要求1至11任一项所述的导向结构,其特征在于,所述预设方向与所述第二方向间的夹角角度大于或等于20°且小于或等于60°。
13.根据权利要求1至11任一项所述的导向结构,其特征在于,所述分界口的直径为d,所述导向孔的个数为多个,多个所述导向孔在所述第二方向上间隔设置,相邻两个所述导向孔在所述第二方向上的间距大于或等于10d且小于或等于20d,
和/或,多个所述导向孔在所述第三方向上间隔设置,相邻两个所述导向孔在所述第三方向上的间距大于或等于3d且小于或等于6d。
CN202310370724.4A 2023-04-10 2023-04-10 导向结构 Pending CN116085117A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310370724.4A CN116085117A (zh) 2023-04-10 2023-04-10 导向结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310370724.4A CN116085117A (zh) 2023-04-10 2023-04-10 导向结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116085117A true CN116085117A (zh) 2023-05-09

Family

ID=86202941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310370724.4A Pending CN116085117A (zh) 2023-04-10 2023-04-10 导向结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116085117A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6183199B1 (en) * 1998-03-23 2001-02-06 Abb Research Ltd. Cooling-air bore
CN102052092A (zh) * 2009-10-28 2011-05-11 通用电气公司 使用非对称人字形薄膜孔来冷却翼型表面的方法和结构
US20130205792A1 (en) * 2012-02-15 2013-08-15 United Technologies Corporation Cooling hole with asymmetric diffuser
CN103291459A (zh) * 2013-06-14 2013-09-11 清华大学 一种用于燃气涡轮发动机冷却的气膜孔
US20140219815A1 (en) * 2012-02-15 2014-08-07 United Technologies Corporation Multi-lobed cooling hole
CN105308267A (zh) * 2013-05-22 2016-02-03 川崎重工业株式会社 双射流式气膜冷却构造及其制造方法
CN112682108A (zh) * 2020-12-20 2021-04-20 中国航发四川燃气涡轮研究院 带有d形微群气膜冷却孔的涡轮叶片端壁结构及其方法和燃气涡轮

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6183199B1 (en) * 1998-03-23 2001-02-06 Abb Research Ltd. Cooling-air bore
CN102052092A (zh) * 2009-10-28 2011-05-11 通用电气公司 使用非对称人字形薄膜孔来冷却翼型表面的方法和结构
US20130205792A1 (en) * 2012-02-15 2013-08-15 United Technologies Corporation Cooling hole with asymmetric diffuser
US20140219815A1 (en) * 2012-02-15 2014-08-07 United Technologies Corporation Multi-lobed cooling hole
CN105308267A (zh) * 2013-05-22 2016-02-03 川崎重工业株式会社 双射流式气膜冷却构造及其制造方法
CN103291459A (zh) * 2013-06-14 2013-09-11 清华大学 一种用于燃气涡轮发动机冷却的气膜孔
CN112682108A (zh) * 2020-12-20 2021-04-20 中国航发四川燃气涡轮研究院 带有d形微群气膜冷却孔的涡轮叶片端壁结构及其方法和燃气涡轮

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3396294B1 (en) Heat exchanger and method of forming such a heat exchanger
US4752186A (en) Coolable wall configuration
US10196901B2 (en) Cooling of engine components
CN104594956B (zh) 一种提高开槽气膜孔下游壁面气膜冷却效率的结构
EP2964891B1 (en) Gas turbine engine component arrangement
CN201650376U (zh) 应用于涡轮叶片气膜冷却技术的单入口-双出口孔结构
CN112780356B (zh) 带有表面凹陷的气膜冷却结构及涡轮叶片、涡轮机
CN210321342U (zh) 一种复合导流结构印刷电路板换热器
CN112746870B (zh) 一种间断的波浪肋冷却结构
CN109764706B (zh) 一种带有喷管的微通道换热器结构及工作方法
JP2007287659A (ja) 燃料電池スタック構造
WO2021259355A1 (zh) 一种带有支孔的波纹状气膜孔
JP2013113281A (ja) タービン翼
CN107725115A (zh) 航空发动机热端部件的翼型气膜孔及电极
CN114109514B (zh) 一种涡轮叶片压力面冷却结构
JP2018065550A (ja) 3次元収縮気流ノズルとその使用のための方法
CN105401983B (zh) 一种提高组件外部冷却效果的上游结构
CN116085117A (zh) 导向结构
CN111159814A (zh) 一种具有拐弯入口及高长细比的矩形超声速喷管的设计方法及构型
CN208380634U (zh) 一种大小肋交替冷却结构的燃气透平叶片
CN116085118A (zh) 导向结构
CN109763868B (zh) 一种新型分叉气膜孔
CN100378408C (zh) 流动扩散机构
CN108548437B (zh) 基于仿生的鱼刺型微小交错肺泡换热器芯体及换热器
CN210599117U (zh) 一种用于改善涡轮冷却效果的冷却结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20230509