JP2008519197A - Non-spherical dimples and methods for heat transfer surfaces - Google Patents

Non-spherical dimples and methods for heat transfer surfaces Download PDF

Info

Publication number
JP2008519197A
JP2008519197A JP2007539432A JP2007539432A JP2008519197A JP 2008519197 A JP2008519197 A JP 2008519197A JP 2007539432 A JP2007539432 A JP 2007539432A JP 2007539432 A JP2007539432 A JP 2007539432A JP 2008519197 A JP2008519197 A JP 2008519197A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dimple
dimples
heat transfer
turbine engine
gas turbine
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
JP2007539432A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
デジェリダネ,トゥフィク
ブラスコーヴィチ,ティモシー
スリーカンス,スリー
トリンダーデ,リカルド
エル.シー. パップル,マイケル
ビボール,オリビエ
レベル,ラリー
リグラ二,フィリップ
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.)
Pratt and Whitney Canada Corp
Original Assignee
Pratt and Whitney Canada Corp
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 Pratt and Whitney Canada Corp filed Critical Pratt and Whitney Canada Corp
Publication of JP2008519197A publication Critical patent/JP2008519197A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/186Film cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/044Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being pontual, e.g. dimples
    • 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
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/20Three-dimensional
    • F05D2250/28Three-dimensional patterned
    • 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
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/60Structure; Surface texture
    • F05D2250/61Structure; Surface texture corrugated
    • 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
    • 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
    • F05D2260/221Improvement of heat transfer
    • F05D2260/2212Improvement of heat transfer by creating turbulence
    • 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
    • F05D2260/221Improvement of heat transfer
    • F05D2260/2214Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface
    • 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
    • F05D2260/221Improvement of heat transfer
    • F05D2260/2214Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface
    • F05D2260/22141Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface using fins or ribs

Abstract

例えば、ガスタービンエンジン(10)に使用される作動ガスにさらされる伝熱面(20)上に用いられるディンプル(30)であって、該ディンプル(30)は非球形の形状を有する。ディンプル(30)はまた、トーラスの切片として、2つのくさびの切片として形成され、平坦な底面を有する。ディンプルの最大直径に対する最大深さの比は0.2未満である。For example, a dimple (30) used on a heat transfer surface (20) exposed to a working gas used in a gas turbine engine (10), the dimple (30) having a non-spherical shape. The dimple (30) is also formed as a torus piece, as two wedge pieces, and has a flat bottom surface. The ratio of the maximum depth to the maximum diameter of the dimple is less than 0.2.

Description

本発明は、概して、例えば、ガスタービンエンジンを冷却するのに使用されるような伝熱面に用いるために形成されたディンプルに関する。   The present invention relates generally to dimples formed for use in heat transfer surfaces, such as used, for example, to cool a gas turbine engine.

伝熱技術において、ディンプルとは、面全体にわたるガス流の境界層中に局所的な乱流を形成または増幅するために、伝熱面上に設けられた小さい凹部である。ディンプルの多くは、概して同じ面上に設けられる。この乱流の目的の一つとは、ガスと、ディンプルが設けられた面との間の伝熱を増大することである。この技術は多くの場合に用いられるものであり、例えば、ガスタービンエンジン内の内側のエアフォイルの冷却や燃焼器の冷却などに用いられる。ディンプルはまた、別の目的に用いることもできるが、目的によってディンプルの位置や配置などが影響を受ける。   In heat transfer technology, dimples are small recesses provided on the heat transfer surface to form or amplify local turbulence in the gas flow boundary layer over the entire surface. Many of the dimples are generally provided on the same surface. One purpose of this turbulent flow is to increase heat transfer between the gas and the surface on which the dimples are provided. This technique is used in many cases, for example, for cooling an inner airfoil in a gas turbine engine or a combustor. The dimples can also be used for other purposes, but the position and arrangement of the dimples are affected by the purpose.

図3は、従来技術における典型的な伝熱ディンプルを例示している。このディンプルは半球形であり、したがってその底面は球体の切片として形成されている。この切片は、曲率半径rを有する底面からなる。最大深さ(δ)と最大直径(D)との間の比は、おおむね0.2以上である。   FIG. 3 illustrates a typical heat transfer dimple in the prior art. The dimple has a hemispherical shape, and therefore its bottom surface is formed as a slice of a sphere. This section consists of a bottom surface having a radius of curvature r. The ratio between the maximum depth (δ) and the maximum diameter (D) is approximately 0.2 or more.

より効率的かつ信頼性の高いガスタービンエンジンが常に必要とされるため、その目標、例えば伝熱の分野における向上を達成可能な新たなる特徴および方法も常に必要とされている。   As more efficient and reliable gas turbine engines are always needed, there is always a need for new features and methods that can achieve their goals, for example improvements in the field of heat transfer.

一実施例において、本発明は、使用時に高温の流体流にさらされるタービン部分と、そのタービン部分内に設けられた少なくとも1つの面を有する冷却通路と、その面上に設けられた複数の非球形のディンプルと、を含んでなるガスタービンエンジン部品を提供する。   In one embodiment, the present invention provides a turbine portion that is exposed to a hot fluid stream in use, a cooling passage having at least one surface provided in the turbine portion, and a plurality of non-passages provided on the surface. A gas turbine engine component comprising a spherical dimple.

他の実施例において、本発明は、ガスタービンエンジンに使用されるエアフォイルであって、そこを通る冷却流体を方向付けるよう適合された少なくとも1つの内側冷却通路を内部に有し、その通路の少なくとも1つの内面上に設けられた複数の非球形のディンプルを含んでなるエアフォイルを提供する。   In another embodiment, the present invention is an airfoil for use in a gas turbine engine having at least one inner cooling passage therein adapted to direct cooling fluid therethrough, An airfoil comprising a plurality of non-spherical dimples provided on at least one inner surface is provided.

別の実施例において、本発明は、使用時に流れるガスにさらされる面上に用いられる、非球形を有する伝熱ディンプルを提供する。   In another embodiment, the present invention provides a heat transfer dimple having a non-spherical shape for use on a surface that is exposed to flowing gas in use.

その他の実施例において、本発明は、ガスがその上を流れるときにガス中に乱流を形成するようガスタービンエンジン内で使用するために形成された面であって、複数の非球形のディンプルを含んでなる面を提供する。   In another embodiment, the present invention is a surface formed for use in a gas turbine engine to create turbulence in a gas as it flows over it, wherein the surface is a plurality of non-spherical dimples. Providing a surface comprising

さらに別の実施例において、本発明は、伝熱を促進する方法であって、面上に複数の非球形のディンプルを設けるステップと、その面全体にわたってガスを方向付けるステップとからなり、該ガスは面の温度とは異なる温度を有する方法を提供する。   In yet another embodiment, the present invention is a method for facilitating heat transfer comprising the steps of providing a plurality of non-spherical dimples on a surface and directing gas over the entire surface, the gas Provides a method having a temperature different from the surface temperature.

さらに別の実施例において、本発明は、ガスタービンエンジンの内部を流れるガス中に乱流を誘発する方法であって、面上に複数の非球形のディンプルを設けるステップと、該面全体にわたってガスを方向付けるステップとからなる方法を提供する。   In yet another embodiment, the present invention is a method for inducing turbulence in a gas flowing inside a gas turbine engine, the method comprising providing a plurality of non-spherical dimples on a surface, and gas over the entire surface. A method comprising the step of directing

本発明のこれらおよびその他の実施例のさらなる詳細は、以下の詳細な説明と図面とから明らかになるであろう。   Further details of these and other embodiments of the invention will become apparent from the following detailed description and drawings.

図1は、亜音速飛行での使用に好ましく提供される型のガスタービンエンジン10を示しており、概して、流体的に直列に連通する、そこを通って周囲空気が推進されるファン12と、その空気を圧縮する多段圧縮機14と、内部で高温の燃焼ガスの環状流を形成するために、圧縮された空気が燃料と混合されて点火される燃焼器16と、その燃焼ガスからエネルギを抽出するタービンセクション18とからなる。この図は、本発明が使用可能な環境を例示している。   FIG. 1 shows a gas turbine engine 10 of the type preferably provided for use in subsonic flight, generally a fan 12 in fluid communication in series and through which ambient air is propelled. A multi-stage compressor 14 compresses the air, a combustor 16 in which the compressed air is mixed with fuel and ignited to form an annular flow of hot combustion gas therein, and energy from the combustion gas. The turbine section 18 to be extracted. This figure illustrates an environment in which the present invention can be used.

図2は、複数のディンプル30が設けられた一般的な面20を概略的に図示している。そのような面20は、例えば、燃焼器16のエアフォイルの内側冷却通路やある領域中など、ガスタービンエンジン10の様々な部品に存在させることができる。図示した面20は平坦であるように示されているが、ディンプル30は、いずれの形状および形態の面20上にも設けることが可能である。   FIG. 2 schematically illustrates a general surface 20 provided with a plurality of dimples 30. Such a surface 20 can be present in various components of the gas turbine engine 10, such as, for example, in the inner cooling passages or areas of the combustor 16 airfoil. Although the illustrated surface 20 is shown to be flat, the dimple 30 can be provided on the surface 20 of any shape and configuration.

ディンプル30は小型で、通常浅い凹部である。これらは通常、配置される面20の材料中に直接作製される。従来慣習的に、ディンプル30は、球体の切片として形成されていた。図3は球形のディンプル30´の例を示している。   The dimple 30 is small and is usually a shallow recess. These are usually made directly in the material of the face 20 to be placed. Conventionally, the dimple 30 is formed as a slice of a sphere. FIG. 3 shows an example of a spherical dimple 30 '.

ガスタービンエンジン10の運転中、面20上を流れるガスは、境界層を有し、その流れはディンプル30の存在によって中断されることになる。その結果、ガス流中に乱流が出現するが、著しい圧力損失は生じない。これら乱流は、面20付近のガス分子の渦を増大させ、それにより、ガスと面20との間の伝熱効率を増大させることができる。   During operation of the gas turbine engine 10, the gas flowing over the surface 20 has a boundary layer that is interrupted by the presence of the dimples 30. As a result, turbulence appears in the gas flow, but no significant pressure loss occurs. These turbulences can increase the vortex of gas molecules near the surface 20, thereby increasing the heat transfer efficiency between the gas and the surface 20.

本発明者等により、球形のディンプル30´(図3)と比較して乱流効率を増大させるのに非球形のディンプル30を用いることが可能であることが見いだされた。これら非球形のディンプル30は、異なる多数の実施例を有することができ、それらのいくつかを図4a〜図6cに示す。これら好ましい実施例のぞれぞれは、部品設計エンジニアの注意を引き得るいくつかの特殊性を有する。   The inventors have found that it is possible to use non-spherical dimples 30 to increase turbulence efficiency compared to spherical dimples 30 '(FIG. 3). These non-spherical dimples 30 can have many different embodiments, some of which are shown in FIGS. 4a-6c. Each of these preferred embodiments has some particularities that can draw the attention of the part design engineer.

図4a、図4bおよび図4cは、好ましい一実施例による非球形のディンプル30の断面を概略的に示している。図4aは、例示目的のみのためにその形状が誇張された“不均衡な”ディンプルを示している。実際の好ましい実施例は、図4bに示されている。図4cは、図4bに示したディンプル30の上面図を示している。ディンプル30は、非環状リム32から構成されることが好ましい。ディンプルの底面は、平坦でかつ傾斜していることが好ましい。所望の配向のいずれも用いることができるが、ガス流を考慮すると、傾斜は前縁側36にあることが好ましい。底面34は、ディンプル30の後縁側40において対応する傾斜壁38と交差する。好ましくは、ディンプルの最大深さ(δ)対最大直径(D)の比は0.2未満であり、より好ましくは約0.1である。   4a, 4b and 4c schematically show a cross section of a non-spherical dimple 30 according to a preferred embodiment. FIG. 4a shows an “unbalanced” dimple whose shape has been exaggerated for illustrative purposes only. An actual preferred embodiment is shown in FIG. 4b. FIG. 4c shows a top view of the dimple 30 shown in FIG. 4b. The dimple 30 is preferably composed of a non-annular rim 32. The bottom surface of the dimple is preferably flat and inclined. Any desired orientation can be used, but the slope is preferably on the leading edge side 36 in view of gas flow. The bottom surface 34 intersects the corresponding inclined wall 38 on the rear edge side 40 of the dimple 30. Preferably, the ratio of maximum dimple depth (δ) to maximum diameter (D) is less than 0.2, more preferably about 0.1.

図5a、図4bおよび図4cは、他の実施例による非球形のディンプル30の断面を概略的に示している。図5aは、例示目的の“不均衡な”ディンプル30を示している。実際の好ましい実施例は、図5bに示されている。図5cは、図5bに示すディンプル30の上面図を示している。ディンプル30は、環状リム32と、主要な面20と同じ高さにある平坦な上面44を備える中心環状隆起部42とから構成されることが好ましい。隆起部42は、好ましくはディンプル30の直径の約4分の1である、直径D´を有する。ディンプル30の底面34は、実質的に、トーラス(または、ドーナツ状)の切片として形成される。好ましくは、ディンプルの最大深さ(δ)対最大直径(D)の比は0.2未満であり、より好ましくは約0.1である。   5a, 4b and 4c schematically show a cross section of a non-spherical dimple 30 according to another embodiment. FIG. 5 a shows an “unbalanced” dimple 30 for illustrative purposes. An actual preferred embodiment is shown in FIG. FIG. 5c shows a top view of the dimple 30 shown in FIG. 5b. The dimple 30 is preferably composed of an annular rim 32 and a central annular ridge 42 with a flat upper surface 44 that is flush with the main surface 20. The raised portion 42 has a diameter D ′ that is preferably about one quarter of the diameter of the dimple 30. The bottom surface 34 of the dimple 30 is substantially formed as a torus (or donut-shaped) piece. Preferably, the ratio of maximum dimple depth (δ) to maximum diameter (D) is less than 0.2, more preferably about 0.1.

図6a、図4bおよび図4cは、さらに別の実施例による非球形のディンプル30の断面を概略的に示している。図6aは、例示目的の“不均衡な”ディンプル30を示している。実際の好ましい実施例は、図6bに示されている。図6cは、図6bに示すディンプル30の上面図を示している。ディンプル30は、実質的に平坦な底面34を有する2つのくさび形に形成されることが好ましい。所望の配向であればいずれを用いてもよいが、2つのくさびは、その先端がガス流の上流側に向かった矢印状の形を形成することが好ましい。ディンプル30の底面34は、実質的に平坦で傾斜しており、ガス流を考慮して前縁側36から始まって後縁側40までである。好ましくは、そのような矢印が位置する仮想の円50の最大深さ(σ)対最大直径(D)の比は0.2未満であり、より好ましくは約0.1である。このディンプルは、他の場合ではそれ自体が環状リムを有する。   6a, 4b and 4c schematically show a cross section of a non-spherical dimple 30 according to yet another embodiment. FIG. 6 a shows an “unbalanced” dimple 30 for illustrative purposes. An actual preferred embodiment is shown in FIG. 6b. FIG. 6c shows a top view of the dimple 30 shown in FIG. 6b. The dimple 30 is preferably formed in two wedge shapes having a substantially flat bottom surface 34. Any of the desired orientations may be used, but the two wedges preferably form an arrow-like shape with their tips toward the upstream side of the gas flow. The bottom surface 34 of the dimple 30 is substantially flat and inclined, and starts from the leading edge side 36 to the trailing edge side 40 in consideration of the gas flow. Preferably, the ratio of the maximum depth (σ) to the maximum diameter (D) of the virtual circle 50 where such an arrow is located is less than 0.2, more preferably about 0.1. This dimple has itself an annular rim in other cases.

理解され得るように、非球形のディンプル30により、エンジニア等が、ディンプル30のいくつかを有する面上に流れるガスにさらされるときの伝熱を増大したり、あるいは効果的な乱流を誘発したりすることが可能な装置を設計することが可能となる。   As can be appreciated, the non-spherical dimple 30 increases the heat transfer when an engineer or the like is exposed to gas flowing on a surface having some of the dimples 30 or induces effective turbulence. It is possible to design a device that can be used.

上記説明は例示することのみを意図するものであり、当業者であれば、開示の本発明の範囲から逸脱することなく上述の実施例に対して変更を行うことが可能であることは理解するであろう。例えば、その他の非球形状を用いることができ、本明細書に開示の形状は単なる例示に過ぎない。それらの上にわたって流れる流れの方向に対する例示的なディンプルの配向は、所望するとおりであってよく、説明したとおりのものである必要はない。ディンプルの最大深さと最大直径との間の比は0.2またはそれ以上であってよいが、ディンプルがガスタービンの冷却用に組みこまれる際にはディンプルによって生じる圧力損失がより重要な場合には、それより低い値であることが有利であると考えられる。また、非球形のディンプルは、排他的に採用する必要がなく、採用される非球形のディンプルは一種である必要もなく、むしろ、複数の型や寸法のものを採用することができ、また、必要に応じて球形のディンプル30´と組み合わせて使用することも可能である。本発明をガスタービンエンジンに対する用途のものとして説明してきたが、当業者であれば、本発明が種々異なる型の伝熱環境ならびに用途に対する広範な用途を有することは理解するであろう。本発明の範囲内にあるさらなる修正もまた、本発明の開示を再検討することにより当業者等には明らかであろう。また、そのような修正は添付の特許請求項の範囲内にある。   The above description is intended to be exemplary only and it will be understood by those skilled in the art that modifications may be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the invention as disclosed. Will. For example, other non-spherical shapes can be used, and the shapes disclosed herein are merely exemplary. The orientation of the exemplary dimples relative to the direction of flow over them may be as desired and need not be as described. The ratio between the maximum dimple depth and the maximum diameter may be 0.2 or higher, but when the dimple is incorporated for gas turbine cooling, the pressure loss caused by the dimple is more important Is considered to be advantageously lower. Also, the non-spherical dimples do not need to be exclusively adopted, and the employed non-spherical dimples do not have to be a single type, but rather can be of a plurality of types and dimensions, If necessary, it can be used in combination with a spherical dimple 30 '. While the present invention has been described for use with gas turbine engines, those skilled in the art will appreciate that the present invention has a wide variety of applications for different types of heat transfer environments as well as applications. Further modifications within the scope of the present invention will also be apparent to those skilled in the art upon review of the present disclosure. Such modifications are also within the scope of the appended claims.

本発明が使用可能な通常環境を例示する、一般的なガスタービンエンジンを示す図。1 shows a typical gas turbine engine illustrating a normal environment in which the present invention can be used. FIG. 表面上にディンプルが設けられた一般的な伝熱面を示す、概略的な上面図。The schematic top view which shows the general heat-transfer surface in which the dimple was provided on the surface. 従来技術で見られるような、球形のディンプルを示す断面図。Sectional drawing showing a spherical dimple as seen in the prior art. 本発明の好ましい一実施例による非球形のディンプルを示す概略図。1 is a schematic view showing a non-spherical dimple according to a preferred embodiment of the present invention. 本発明の好ましい一実施例による非球形のディンプルを示す概略図。1 is a schematic view showing a non-spherical dimple according to a preferred embodiment of the present invention. 本発明の好ましい一実施例による非球形のディンプルを示す概略図。1 is a schematic view showing a non-spherical dimple according to a preferred embodiment of the present invention. 本発明の他の好ましい実施例による非球形のディンプルを示す概略図。FIG. 3 is a schematic view showing a non-spherical dimple according to another preferred embodiment of the present invention. 本発明の他の好ましい実施例による非球形のディンプルを示す概略図。FIG. 3 is a schematic view showing a non-spherical dimple according to another preferred embodiment of the present invention. 本発明の他の好ましい実施例による非球形のディンプルを示す概略図。FIG. 3 is a schematic view showing a non-spherical dimple according to another preferred embodiment of the present invention. 本発明のさらに別の好ましい実施例による非球形のディンプルを示す概略図。FIG. 5 is a schematic view showing a non-spherical dimple according to still another preferred embodiment of the present invention. 本発明のさらに別の好ましい実施例による非球形のディンプルを示す概略図。FIG. 5 is a schematic view showing a non-spherical dimple according to still another preferred embodiment of the present invention. 本発明のさらに別の好ましい実施例による非球形のディンプルを示す概略図。FIG. 5 is a schematic view showing a non-spherical dimple according to still another preferred embodiment of the present invention.

Claims (35)

使用時に高温の流体流にさらされる、タービン部分と、
前記タービン部分内に配置され、面を有する少なくとも1つの冷却通路と、
前記面上に設けられた複数の非球形のディンプルと、
を含んでなることを特徴とする、ガスタービンエンジン部品。
A turbine portion that is exposed to a hot fluid stream during use;
At least one cooling passage disposed in the turbine portion and having a surface;
A plurality of non-spherical dimples provided on the surface;
A gas turbine engine component comprising:
前記ディンプルの少なくとも1つが、概して環状リムを有し、該リムは前記ディンプルと前記面との間の境界面であることを特徴とする、請求項1記載のガスタービンエンジン部品。   The gas turbine engine component of claim 1, wherein at least one of the dimples has a generally annular rim, the rim being an interface between the dimple and the surface. 前記ディンプルの少なくともいくつかが、概して環状リムを有し、該リムは前記ディンプルと前記面との間の境界面であることを特徴とする、請求項1記載のガスタービンエンジン部品。   The gas turbine engine component of claim 1, wherein at least some of the dimples generally have an annular rim, the rim being an interface between the dimple and the surface. 前記ディンプルの少なくともいくつかが、0.2未満である最大深さと最大直径との間の比を有することを特徴とする、請求項1記載のガスタービンエンジン部品。   The gas turbine engine component of claim 1, wherein at least some of the dimples have a ratio between a maximum depth and a maximum diameter that is less than 0.2. 前記比が実質的に0.1に等しいことを特徴とする、請求項4記載のガスタービンエンジン部品。   The gas turbine engine component of claim 4, wherein the ratio is substantially equal to 0.1. 前記ディンプルの少なくともいくつかが、実質的に平坦な底面を有することを特徴とする、請求項1記載のガスタービンエンジン部品。   The gas turbine engine component of claim 1, wherein at least some of the dimples have a substantially flat bottom surface. 前記ディンプルの少なくともいくつかが、実質的にトーラスの切片として形成された底面を有することを特徴とする、請求項1記載のガスタービンエンジン部品。   The gas turbine engine component of claim 1, wherein at least some of the dimples have a bottom surface formed substantially as a section of a torus. 前記ディンプルの少なくともいくつかが、実質的に平坦な底面を有する2つのくさびとして形成された底面を有することを特徴とする、請求項1記載のガスタービンエンジン部品。   The gas turbine engine component of claim 1, wherein at least some of the dimples have a bottom surface formed as two wedges having a substantially flat bottom surface. そこを通る冷却流体流を方向付けるよう適合された、少なくとも1つの内側冷却通路を内部に有する、ガスタービンエンジンに使用されるエアフォイルであって、
前記通路の少なくとも1つの内側面上に設けられた複数の非球形のディンプルを含んでなることを特徴とするエアフォイル。
An airfoil used in a gas turbine engine having at least one inner cooling passage therein adapted to direct a cooling fluid flow therethrough,
An airfoil comprising a plurality of non-spherical dimples provided on at least one inner surface of the passage.
前記ディンプルの少なくともいくつかが、前記ディンプルと前記面との間の境界面である、概して環状リムを有することを特徴とする、請求項9記載のエアフォイル。   The airfoil of claim 9, wherein at least some of the dimples have a generally annular rim that is an interface between the dimple and the face. 前記ディンプルの少なくともいくつかが、前記ディンプルと前記面との間の境界面である、概して非環状リムを有することを特徴とする、請求項9記載のエアフォイル。   The airfoil of claim 9, wherein at least some of the dimples have a generally non-annular rim that is an interface between the dimple and the face. 前記ディンプルの少なくともいくつかが、0.2未満である最大深さと最大直径との間の比を有することを特徴とする、請求項9記載のエアフォイル。   The airfoil of claim 9, wherein at least some of the dimples have a ratio between a maximum depth and a maximum diameter that is less than 0.2. 前記比が実質的に0.1に等しいことを特徴とする、請求項12記載のエアフォイル。   The airfoil of claim 12, wherein the ratio is substantially equal to 0.1. 前記ディンプルの少なくともいくつかが、実質的に平坦な底面を有することを特徴とする、請求項9記載のエアフォイル。   The airfoil of claim 9, wherein at least some of the dimples have a substantially flat bottom surface. 前記ディンプルの少なくともいくつかが、実質的にトーラスの切片として形成された底面を有することを特徴とする、請求項9記載のエアフォイル。   The airfoil of claim 9, wherein at least some of the dimples have a bottom surface formed substantially as a section of a torus. 前記ディンプルの少なくともいくつかが、実質的に平坦な底面を有する2つのくさびとして形成された底面を有することを特徴とする、請求項9記載のエアフォイル。   The airfoil of claim 9, wherein at least some of the dimples have a bottom surface formed as two wedges having a substantially flat bottom surface. 使用時に流れるガスにさらされる面上に使用される、非球形の形状を有する伝熱ディンプル。   A heat transfer dimple having a non-spherical shape used on a surface exposed to a flowing gas when in use. 前記ディンプルが、該ディンプルと前記面との間の境界面である、概して環状リムを有することを特徴とする、請求項17記載の伝熱ディンプル。   18. A heat transfer dimple according to claim 17, wherein the dimple has a generally annular rim that is the interface between the dimple and the face. 前記ディンプルが、該ディンプルと前記面との間の境界面である、概して非環状リムを有することを特徴とする、請求項17記載の伝熱ディンプル。   18. A heat transfer dimple according to claim 17, wherein the dimple has a generally non-annular rim that is the interface between the dimple and the face. 前記ディンプルが、0.2未満である最大深さと最大直径との間の比を有することを特徴とする、請求項17記載の伝熱ディンプル。   18. The heat transfer dimple of claim 17, wherein the dimple has a ratio between a maximum depth and a maximum diameter that is less than 0.2. 前記比が実質的に0.1に等しいことを特徴とする、請求項20記載の伝熱ディンプル。   The heat transfer dimple according to claim 20, wherein the ratio is substantially equal to 0.1. 前記ディンプルが実質的に平坦な底面を有することを特徴とする、請求項17記載の伝熱ディンプル。   The heat transfer dimple according to claim 17, wherein the dimple has a substantially flat bottom surface. 前記ディンプルが実質的にトーラスの切片として形成された底面を有することを特徴とする、請求項17記載の伝熱ディンプル。   The heat transfer dimple according to claim 17, wherein the dimple has a bottom surface substantially formed as a section of a torus. 前記ディンプルが実質的に平坦な底面を有する2つのくさびとして形成された底面を有することを特徴とする、請求項17記載の伝熱ディンプル。   18. The heat transfer dimple according to claim 17, wherein the dimple has a bottom surface formed as two wedges having a substantially flat bottom surface. ガスがその上を流れるときにそのガス中に乱流を形成する、ガスタービンエンジン内で使用される、複数の非球形のディンプルを含むよう形成された面。   A surface formed to include a plurality of non-spherical dimples used in a gas turbine engine that creates turbulence in the gas as it flows over it. 前記ディンプルの少なくともいくつかが、前記ディンプルと前記面との間の境界面である、概して環状リムを有することを特徴とする、請求項25記載の面。   26. A surface according to claim 25, characterized in that at least some of the dimples have a generally annular rim which is the interface between the dimple and the surface. 前記ディンプルの少なくともいくつかが、前記ディンプルと前記面との間の境界面である、概して非環状リムを有することを特徴とする、請求項25記載の面。   26. A surface according to claim 25, characterized in that at least some of the dimples have a generally non-annular rim which is the interface between the dimple and the surface. 前記ディンプルの少なくともいくつかが、0.2未満である最大深さと最大直径との間の比を有することを特徴とする、請求項25記載の面。   26. The surface of claim 25, wherein at least some of the dimples have a ratio between a maximum depth and a maximum diameter that is less than 0.2. 前記比が実質的に0.1に等しいことを特徴とする、請求項28記載の面。   29. A surface according to claim 28, characterized in that the ratio is substantially equal to 0.1. 前記ディンプルの少なくともいくつかが実質的に平坦な底面を有することを特徴とする、請求項25記載の面。   26. A surface according to claim 25, wherein at least some of the dimples have a substantially flat bottom surface. 前記ディンプルの少なくともいくつかが実質的にトーラスの切片として形成された底面を有することを特徴とする、請求項25記載の面。   26. A surface according to claim 25, wherein at least some of the dimples have a bottom surface formed substantially as a section of a torus. 前記ディンプルの少なくともいくつかが実質的に平坦な底面を有する2つのくさびとして形成された底面を有することを特徴とする、請求項25記載の面。   26. A surface according to claim 25, characterized in that at least some of the dimples have a bottom surface formed as two wedges with a substantially flat bottom surface. 面上に複数の非球形のディンプルを設けるステップと、
上記面の全体にわたって、該面の温度とは異なる温度を有するガスを方向付けるステップと、
を含んでなることを特徴とする、伝熱を促進する方法。
Providing a plurality of non-spherical dimples on the surface;
Directing a gas having a temperature different from the temperature of the surface throughout the surface;
A method for promoting heat transfer, comprising:
前記ディンプルが、前記流れ中に増大した乱流を誘発することによって伝熱を促進することを特徴とする、請求項33記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein the dimples facilitate heat transfer by inducing increased turbulence in the flow. 面上に複数の非球形のディンプルを設けるステップと、
上記面全体にわたってガスを方向付けるステップと、
を含んでなることを特徴とする、ガスタービンエンジンの内側を流れるガス中に乱流を誘発する方法。
Providing a plurality of non-spherical dimples on the surface;
Directing gas across the surface;
A method of inducing turbulence in a gas flowing inside a gas turbine engine, comprising:
JP2007539432A 2004-11-05 2005-10-20 Non-spherical dimples and methods for heat transfer surfaces Pending JP2008519197A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/981,466 US20060099073A1 (en) 2004-11-05 2004-11-05 Aspherical dimples for heat transfer surfaces and method
PCT/CA2005/001625 WO2006047854A1 (en) 2004-11-05 2005-10-20 Aspherical dimples for heat transfer surfaces and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008519197A true JP2008519197A (en) 2008-06-05

Family

ID=36316505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007539432A Pending JP2008519197A (en) 2004-11-05 2005-10-20 Non-spherical dimples and methods for heat transfer surfaces

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20060099073A1 (en)
EP (1) EP1812769A1 (en)
JP (1) JP2008519197A (en)
CA (1) CA2583126A1 (en)
WO (1) WO2006047854A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013081142A1 (en) * 2011-11-30 2013-06-06 株式会社Ihi Turbine blade

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2143883A1 (en) * 2008-07-10 2010-01-13 Siemens Aktiengesellschaft Turbine blade and corresponding casting core
US9376960B2 (en) 2010-07-23 2016-06-28 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Heat transfer augmented fluid flow surfaces
EP2518429A1 (en) * 2011-04-28 2012-10-31 Siemens Aktiengesellschaft An enhanced cooling surface
EP2599957A1 (en) * 2011-11-21 2013-06-05 Siemens Aktiengesellschaft Cooling fin system for a cooling channel and turbine blade
US9255491B2 (en) 2012-02-17 2016-02-09 United Technologies Corporation Surface area augmentation of hot-section turbomachine component
EP2679793A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-01 Alstom Technology Ltd Flow channel for a gaseous medium and corresponding exhaust-gas liner of a gas turbine
US9995148B2 (en) 2012-10-04 2018-06-12 General Electric Company Method and apparatus for cooling gas turbine and rotor blades
US9850762B2 (en) 2013-03-13 2017-12-26 General Electric Company Dust mitigation for turbine blade tip turns
RU2569540C1 (en) * 2014-05-21 2015-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Heat exchange surface (versions)
US10690055B2 (en) 2014-05-29 2020-06-23 General Electric Company Engine components with impingement cooling features
US10563514B2 (en) 2014-05-29 2020-02-18 General Electric Company Fastback turbulator
US10364684B2 (en) 2014-05-29 2019-07-30 General Electric Company Fastback vorticor pin
US10422235B2 (en) 2014-05-29 2019-09-24 General Electric Company Angled impingement inserts with cooling features
US9957816B2 (en) 2014-05-29 2018-05-01 General Electric Company Angled impingement insert
US10233775B2 (en) 2014-10-31 2019-03-19 General Electric Company Engine component for a gas turbine engine
US10280785B2 (en) 2014-10-31 2019-05-07 General Electric Company Shroud assembly for a turbine engine
FR3028883B1 (en) * 2014-11-25 2019-11-22 Safran Aircraft Engines TURBOMACHINE ROTOR SHAFT HAVING AN IMPROVED THERMAL EXCHANGE SURFACE
US10808540B2 (en) * 2018-03-22 2020-10-20 Raytheon Technologies Corporation Case for gas turbine engine
CN109083689B (en) * 2018-07-26 2021-01-12 中国科学院工程热物理研究所 Recess, cooling structure, cooling assembly and method of forming recess
CN110195615A (en) * 2019-05-20 2019-09-03 沈阳航空航天大学 A kind of impact overflow double-wall structure of target surface trough of belt
FR3104691B1 (en) * 2019-12-12 2022-08-12 Safran Aircraft Engines Heat exchanger comprising a disturbing wall with hollow turbulence generators
DE102020202978A1 (en) 2020-03-09 2021-09-09 MTU Aero Engines AG COMPONENT FOR A FLOW MACHINE
CN112780354B (en) 2021-02-03 2021-12-24 上海交通大学 Tail edge crack-splitting cooling structure and method suitable for turbine blade and turbine blade

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1656408A (en) * 1927-10-20 1928-01-17 Leonard A Young Golf ball
US1666699A (en) * 1927-12-16 1928-04-17 L A Young Company Golf ball
US1716435A (en) * 1928-05-29 1929-06-11 Revere Rubber Co Golf ball
US3301527A (en) * 1965-05-03 1967-01-31 Gen Electric Turbine diaphragm structure
US3578264A (en) * 1968-07-09 1971-05-11 Battelle Development Corp Boundary layer control of flow separation and heat exchange
US3664928A (en) * 1969-12-15 1972-05-23 Aerojet General Co Dimpled heat transfer walls for distillation apparatus
US3684007A (en) * 1970-12-29 1972-08-15 Union Carbide Corp Composite structure for boiling liquids and its formation
SU962743A2 (en) * 1980-02-07 1982-09-30 Предприятие П/Я А-1697 Corrugated insert for plate-type heat exchanger
JPH02295573A (en) * 1989-05-09 1990-12-06 Sumitomo Rubber Ind Ltd Short range golf ball
US5353865A (en) * 1992-03-30 1994-10-11 General Electric Company Enhanced impingement cooled components
RU2020304C1 (en) * 1992-03-31 1994-09-30 Геннадий Ираклиевич Кикнадзе Streamlined surface for forming dynamic vortex structures in boundary and wall layers of solid media flows
KR0132015B1 (en) * 1993-02-24 1998-04-20 가나이 쯔도무 Heat transfer wall
US5468125A (en) * 1994-12-20 1995-11-21 Alliedsignal Inc. Turbine blade with improved heat transfer surface
CN1138967C (en) * 1995-07-19 2004-02-18 尼古劳斯·维达 Method and apparatus for controlling boundary or wall layer of continuous medium
US5975850A (en) * 1996-12-23 1999-11-02 General Electric Company Turbulated cooling passages for turbine blades
US5738493A (en) * 1997-01-03 1998-04-14 General Electric Company Turbulator configuration for cooling passages of an airfoil in a gas turbine engine
JP3909124B2 (en) * 1997-07-31 2007-04-25 Sriスポーツ株式会社 Golf ball
US6098397A (en) * 1998-06-08 2000-08-08 Caterpillar Inc. Combustor for a low-emissions gas turbine engine
US6237344B1 (en) * 1998-07-20 2001-05-29 General Electric Company Dimpled impingement baffle
US6183197B1 (en) * 1999-02-22 2001-02-06 General Electric Company Airfoil with reduced heat load
US6142734A (en) * 1999-04-06 2000-11-07 General Electric Company Internally grooved turbine wall
US6390740B1 (en) * 2000-10-03 2002-05-21 Spalding Sports Worldwide, Inc. Non-circular dimples formed via an orbital pantograph cutter
US6607355B2 (en) * 2001-10-09 2003-08-19 United Technologies Corporation Turbine airfoil with enhanced heat transfer
US6644921B2 (en) * 2001-11-08 2003-11-11 General Electric Company Cooling passages and methods of fabrication
US20040107718A1 (en) * 2002-12-06 2004-06-10 Michael Bowman Method, system and apparatus for cooling high power density devices
ATE413535T1 (en) * 2003-03-19 2008-11-15 Vida Nikolaus Dr THREE-DIMENSIONAL SURFACE STRUCTURE FOR REDUCED FLOW RESISTANCE AND IMPROVED HEAT TRANSFER

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013081142A1 (en) * 2011-11-30 2013-06-06 株式会社Ihi Turbine blade
JP2013113281A (en) * 2011-11-30 2013-06-10 Ihi Corp Turbine blade
US9771806B2 (en) 2011-11-30 2017-09-26 Ihi Corporation Turbine blade

Also Published As

Publication number Publication date
EP1812769A1 (en) 2007-08-01
CA2583126A1 (en) 2006-05-11
US20060099073A1 (en) 2006-05-11
WO2006047854A1 (en) 2006-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008519197A (en) Non-spherical dimples and methods for heat transfer surfaces
US20220170383A1 (en) Engine component assembly
US4773593A (en) Coolable thin metal sheet
EP1870561B1 (en) Leading edge cooling of a gas turbine component using staggered turbulator strips
US7762773B2 (en) Turbine airfoil cooling system with platform edge cooling channels
TWI279478B (en) Heat transfer augmentation in a compact heat exchanger pedestal array
US8168912B1 (en) Electrode for shaped film cooling hole
JP6245740B2 (en) Gas turbine blade
JP6824623B2 (en) Rotor blade with flared tip
US20170191417A1 (en) Engine component assembly
EP1561902A2 (en) Turbine blade comprising turbulation promotion devices
JP2005147130A (en) High temperature gas passage component with mesh type and vortex type cooling
JP2005147132A (en) High temperature gas passage component with mesh type and dimple type cooling
EP3015650A1 (en) Gas turbine engine component with converging/diverging cooling passage
JP2007255425A (en) Passage for flowing fluid and part having the passage
JP2016128687A (en) Engine component
US8690536B2 (en) Turbine blade tip with vortex generators
JP2006329185A (en) Air foil assembly and cooling method for turbine air foil
CN101191424A (en) Turbine blade and turbine blade cooling system and methods
US20160201476A1 (en) Airfoil for a turbine engine
US20100326039A1 (en) Gas turbine, disk, and method for forming radial passage of disk
CN106133276A (en) Turbine airfoil
JP2017096277A (en) Engine component with film cooling
EP3181821A1 (en) Turbulators for improved cooling of gas turbine engine components
JP2017141825A (en) Airfoil for gas turbine engine