背景技術:
渦輪發動機,以及具體而言燃氣或燃燒渦輪發動機是旋轉發動機,其從在包括成對的旋轉葉片和靜止導葉的一系列壓縮機級中穿過發動機、穿過燃燒器并且接著到許多渦輪葉片上的燃燒氣體流抽取能量。燃氣渦輪發動機用于陸地和海上運動和發電,但最常用于航空應用,如用于飛機(包括直升機)。在飛機中,燃氣渦輪發動機用于飛行器的推進。
用于飛行器的燃氣渦輪發動機設計成在高溫下操作,以最大化發動機效率,所以某些發動機構件如高壓渦輪和低壓渦輪的冷卻可為必要的。典型地,冷卻通過將較冷的空氣從高壓和/或低壓壓縮機輸送至需要冷卻的發動機構件來實現。高壓渦輪中的溫度為大約1000℃到2000℃,并且來自壓縮機的冷卻空氣為大約500℃到700℃。盡管壓縮機空氣為高溫,但其相對于渦輪空氣較冷,并且可用于冷卻渦輪。
鄰近于冷卻流的表面上的湍流器用作熱冷卻特征,然而湍流器趨于在冷卻流穿過它們或在它們之上經過時生成不穩定或旋渦的空氣流,這可破壞取決于冷卻流體流的附加冷卻特征。
技術實現要素:
在一方面,一種用于燃氣渦輪發動機(其生成熱燃燒氣流并且提供冷卻流體流)的發動機構件包括壁,其將熱燃燒氣流與冷卻流體流分開,并且具有連同熱氣體路徑中的熱燃燒氣流的熱表面,以及面對冷卻流體流的冷卻表面。發動機構件還包括至少一個湍流器,其遠離冷卻表面延伸,以限定湍流器高度和面對冷卻流體流的前部和背對冷卻流體流的后部。發動機構件還包括至少一個膜孔,其具有設在冷卻表面上的入口、設在熱表面上的出口,以及連接入口和出口的通路,其中入口與湍流器間隔在至少兩個湍流器高度內。
在另一方面,一種冷卻燃氣渦輪發動機的構件內的腔的方法包括將空氣引導到位于膜孔的入口下游的湍流器的兩個高度內的入口中。
在又一方面,一種用于燃氣渦輪發動機(其生成熱燃燒氣流并且提供冷卻流體流)的發動機構件包括壁,其將熱燃燒氣流與冷卻流體流分開,并且具有連同熱氣體路徑中的熱燃燒氣流的熱表面,以及面對冷卻流體流的冷卻表面,以及形成在冷卻表面中的沿流動方向延伸的通道。發動機構件還包括多個湍流器,其位于通道內并且遠離冷卻表面延伸,以限定湍流器高度,以及面對冷卻流體流的前部和背對冷卻流體流的后部,以及多個膜孔,其具有設在冷卻表面上的入口、設在熱表面上的出口,以及連接入口和出口的通路。入口中的至少一個在湍流器中的一個的上游位于至少兩個湍流器高度內。
技術方案1.一種用于燃氣渦輪發動機的發動機構件,所述燃氣渦輪發動機生成熱燃燒氣流,并且提供冷卻流體流,所述發動機構件包括:
壁,其將所述熱燃燒氣流與所述冷卻流體流分開,并且具有連同熱流動路徑中的所述熱燃燒氣流的熱表面,以及面對所述冷卻流體流的冷卻表面;
至少一個湍流器,其遠離所述冷卻表面延伸,以限定湍流器高度,以及面對所述冷卻流體流的前部和背對所述冷卻流體流的后部;
至少一個膜孔,其具有設置在所述冷卻表面上的入口、設在所述熱表面上的出口,以及連接所述入口和所述出口的通路;并且
其中所述入口與所述至少一個湍流器間隔。
技術方案2.根據技術方案1所述的發動機構件,其特征在于,所述入口間隔在所述湍流器的至少兩個湍流器高度內。
技術方案3.根據技術方案2所述的發動機構件,其特征在于,所述發動機構件還包括所述冷卻表面上的通道,其中所述湍流器與所述通道一起形成至少一個轉角,并且所述入口位于所述轉角的兩個湍流器高度內。
技術方案4.根據技術方案3所述的發動機構件,其特征在于,所述湍流器關于所述通道成角定向。
技術方案5.根據技術方案2所述的發動機構件,其特征在于,所述湍流器包括肋和人字形中的至少一種。
技術方案6.根據技術方案2所述的發動機構件,其特征在于,所述通路關于所述冷卻表面形成角。
技術方案7.根據技術方案1所述的發動機構件,其特征在于,所述至少一個湍流器包括多個間隔的湍流器。
技術方案8.根據技術方案7所述的發動機構件,其特征在于,所述多個間隔的湍流器沿所述冷卻流體流的流動方向間隔。
技術方案9.根據技術方案8所述的發動機構件,其特征在于,所述入口設置在兩個湍流器之間,并且與所述湍流器間隔至少兩個湍流器高度。
技術方案10.根據技術方案8所述的發動機構件,其特征在于,所述至少一個膜孔包括多個膜孔。
技術方案11.根據技術方案10所述的發動機構件,其特征在于,膜孔位于相鄰湍流器之間并且在一個湍流器的兩個湍流器高度內。
技術方案12.根據技術方案11所述的發動機構件,其特征在于,所述湍流器限定轉角的一部分,并且所述膜孔位于所述轉角的兩個湍流器高度內。
技術方案13.根據技術方案12所述的發動機構件,其特征在于,所述發動機構件還包括具有以流動方向間隔布置位于所述通道內的所述湍流器的通道。
技術方案14.根據技術方案1所述的發動機構件,其特征在于,所述發動機構件可包括導葉、葉片、護罩、燃燒器偏轉器和燃燒器襯套中的任一種。
技術方案15.根據技術方案14所述的發動機構件,其特征在于,所述發動機構件為導葉或葉片中的一種,其具有以下內部冷卻通路中的至少一種:光滑、竹節狀、銷組、網孔、前緣、后緣、末端、端壁或微回路;并且所述入口位于所述冷卻通路中。
技術方案16.一種冷卻燃氣渦輪發動機的構件內的腔的方法包括將空氣引導到位于膜孔的入口下游的湍流器的兩個高度內的所述入口中。
技術方案17.根據技術方案16所述的方法,其特征在于,將空氣引導到所述入口中包括將空氣引導到由所述湍流器部分地限定的轉角的兩個湍流器高度內的所述入口中。
技術方案18.根據技術方案16所述的方法,其特征在于,將空氣引導到膜孔的入口中包括將空氣引導到位于對應的湍流器上游的多個入口中。
技術方案19.一種用于燃氣渦輪發動機的發動機構件,所述燃氣渦輪發動機生成熱燃燒氣流,并且提供冷卻流體流,所述發動機構件包括:
壁,其將所述熱燃燒氣流與所述冷卻流體流分開,并且具有連同熱流動路徑中的所述熱燃燒氣流的熱表面,以及面對所述冷卻流體流的冷卻表面;
通道,其形成在所述冷卻表面中并且沿流動方向延伸;
多個湍流器,其位于所述通道內并且遠離所述冷卻表面延伸來限定湍流器高度,以及面對所述冷卻流體流的前部和背對所述冷卻流體流的后部;
多個膜孔,其具有設在所述冷卻表面上的入口、設在所述熱表面上的出口,以及連接所述入口和所述出口的通路;并且
其中所述入口中的至少一個在所述湍流器中的一個上游位于至少兩個湍流器高度內。
技術方案20.根據技術方案19所述的發動機構件,其特征在于,所述湍流器與所述通道一起形成轉角,并且所述入口位于所述轉角的兩個湍流器高度內。
技術方案21.根據技術方案20所述的發動機構件,其特征在于,所述湍流器相對于所述通道形成角。
技術方案22.一種用于燃氣渦輪發動機的發動機構件,其包括將熱燃燒氣流與冷卻流體流分開的壁、位于所述壁上并且面對所述冷卻流體流的湍流器,以及穿過所述壁并且具有位于所述湍流器的至少兩個湍流器高度內的入口的膜孔。
附圖說明
在附圖中:
圖1為燃氣渦輪發動機的示意圖。
圖2為呈圖1的發動機的渦輪葉片形式的發動機構件的透視圖。
圖3為示出內部冷卻通路的圖2的葉片的截面視圖。
圖4為具有多個湍流器和膜孔的發動機構件的一部分的透視圖。
圖5為示出關于湍流器設置的膜孔入口的圖3的發動機構件的俯視圖。
圖6為示出沿圖5的發動機構件的溫度的變化的溫度梯度圖。
圖7為示出湍流器下游的膜孔入口的圖3的發動機構件的俯視圖。
圖8為示出關于多個人字形設置的膜孔入口的圖3的發動機構件的俯視圖。
圖9為示出在人字形的中心轉角上游的膜孔入口的圖3的發動機構件的俯視圖。
部件列表
10發動機
12縱軸線(中心線)
14前
16后
18風扇區段
20風扇
22壓縮機區段
24低壓(lp)壓縮機
26高壓(hp)壓縮機
28燃燒區段
30燃燒器
32渦輪區段
34hp渦輪
36lp渦輪
38排氣區段
40風扇殼
42風扇葉片
44芯部
46芯部殼
48hp軸/hp轉軸
50lp軸/lp轉軸
52壓縮機級
54壓縮機級
56壓縮機葉片
58壓縮機葉片
60壓縮機導葉(噴嘴)
62壓縮機導葉(噴嘴)
64渦輪級
66渦輪級
68渦輪葉片
70渦輪葉片
72渦輪導葉
74渦輪導葉
76燕尾部
78翼型件
80末端
82根部
84平臺
88第一入口通路
90第二入口通路
92第三入口通路
92a前側入口
92b后側入口
94通路出口
96內部
98壓力側壁
100吸入側壁
102前緣
104后緣
106第一冷卻通路
108第二冷卻通路
110第三冷卻通路
112肋
c冷卻流體流
h熱氣流
z最高溫
y高溫
x低溫
w最低溫
120壁
122冷卻表面
124熱表面
130湍流器
132前部
134后部
136高度
138轉角
140湍流器軸線
150膜孔
152入口
154出口
156通路
158流軸線
160通路軸線
162通路角
164湍流器角
166空間
170通道
172壁
174轉角
174a第一轉角
174b第二轉角
174c第三轉角
174d第四轉角
176湍流器角
180人字形
182a上游轉角
182b下游轉角
182c中心轉角
190人字形
192a上游轉角
192b下游轉角
192c中心轉角。
具體實施方式
本發明的描述的實施例涉及關于在渦輪發動機中發送空氣流的設備、方法和其它裝置。出于圖示的目的,本發明將關于飛行器的燃氣渦輪發動機描述。然而,將理解的是,本發明并未如此受限,并且可具有非飛行器應用(如,其它移動應用和非移動工業、商業和住宅應用)中的普遍適用性。
還應當理解的是,出于圖示的目的,本發明將關于用于渦輪發動機的渦輪葉片的翼型件描述。然而,將理解的是,本發明不限于渦輪葉片,并且在非限制性實例中,可包括任何翼型件結構,如,壓縮機葉片、渦輪或壓縮機導葉、風扇葉片、支柱、護罩組件,燃燒器偏轉器,或燃燒器襯套,或需要冷卻的任何其它發動機構件。
如本文中使用的,用語"前"或"上游"是指沿朝發動機入口的方向移動,或構件相比于另一個構件相對更接近發動機入口。連同"前"或"上游"使用的用語"后"或"下游"是指朝發動機關于發動機中心線的后部或出口的方向。
此外,如本文中使用的,用語"徑向"或"徑向地"是指在發動機的中心縱軸線與發動機外周之間延伸的大小。
此外,如本文中使用的,用語"順流方向"或"流線"或類似術語在與流、流體、氣體、位置或對準一起使用時是指可為直線的流體或氣流方向,或其中流為非直線的流的向量,其中流的方向在任何位置或時間點處移動。
此外,如本文中使用的,用語"流元件"可包括湍流器、人字形、通道、銷組、網孔、冷卻通路,或可影響或改變發動機構件內的流線流中的變化的任何其它元件。
所有方向提及(例如,徑向、軸向、近側、遠側、上、下、向上、向下、左、右、側向、前、后、頂部、底部、上方、下方、垂直、水平、順時針、逆時針、上游、下游、后方等)僅用于識別目的,以有助于讀者理解本發明,并且不產生特別是關于本發明的位置、定向或使用的限制。連接提及(例如,附接、聯接、連接和連結)將被寬泛地解釋,并且可包括一系列元件之間的中間部件,以及元件之間的相對移動,除非另外指出。就此而言,連接提及不一定暗示兩個元件直接地連接,并且與彼此成固定關系。示意圖僅出于圖示目的,并且附于其的附圖中反映的大小、位置、順序和相對尺寸可變化。
圖1為用于飛行器的燃氣渦輪發動機10的示意性截面圖。發動機10具有從前14延伸至后16的大體上縱向延伸的軸線或中心線12。發動機10包括成下游串流關系的、包括風扇20的風扇區段18、包括增壓器或低壓(lp)壓縮機24和高壓(hp)壓縮機26的壓縮機區段22、包括燃燒器30的燃燒區段28、包括hp渦輪34和lp渦輪36的渦輪區段32,以及排氣區段38。
風扇區段18包括包繞風扇20的風扇殼40。風扇20包括繞著中心線12沿徑向設置的多個風扇葉片42。hp壓縮機26、燃燒器30和hp渦輪34形成發動機10的芯部44,其生成燃燒氣體。芯部44由芯部殼46包繞,芯部殼46可與風扇殼40聯接。
繞著發動機10的中心線12同軸地設置的hp軸或轉軸48將hp渦輪34傳動地連接于hp壓縮機26。繞著發動機10的中心線12同軸地設置在較大直徑環形hp轉軸48內的lp軸或轉軸50將lp渦輪36傳動地連接于lp壓縮機24和風扇20。安裝于轉軸48,50中的任一個或兩者并且與其一起旋轉的發動機10的部分單獨或共同地稱為轉子51。
lp壓縮機24和hp壓縮機26分別包括多個壓縮機級52,54,其中一組壓縮機葉片58關于對應的一組靜止壓縮機導葉60,62(也稱為噴嘴)旋轉,以壓縮穿過級的流體流或使其加壓。在單個壓縮機級52,54中,多個壓縮機葉片56,58可成環提供,并且可關于中心線12從葉片平臺沿徑向向外延伸至葉片末端,同時對應的靜止壓縮機導葉60,62定位在旋轉葉片56,58下游并且鄰近于其。注意的是,圖1中所示的葉片、導葉和壓縮機級的數量僅出于示范性目的選擇,并且其它數量是可能的。用于壓縮機的級的葉片56,58可安裝于盤53,盤53安裝于hp轉軸48和lp轉軸50中的對應一個,其中各個級具有其自身的盤。導葉60,62以繞著轉子51的周向布置安裝于芯部殼46。
hp渦輪34和lp渦輪36分別包括多個渦輪級64,66,其中一組渦輪葉片68,70關于對應的一組靜止渦輪導葉72,74(也稱為噴嘴)旋轉,以從穿過級的流體流抽取能量。在單個渦輪級64,66中,多個渦輪葉片68,70可成環提供,并且可關于中心線12從葉片平臺沿徑向向外延伸至葉片末端,同時對應的靜止渦輪導葉72,74定位在旋轉葉片68,70上游并且鄰近于其。注意的是,圖1中所示的葉片、導葉和渦輪級的數量僅出于示范性目的選擇,并且其它數量是可能的。
在操作中,旋轉風扇20將周圍空氣供應至lp壓縮機24,其接著將加壓周圍空氣供應至hp壓縮機26,其進一步使周圍空氣加壓。來自hp壓縮機26的加壓空氣在燃燒器30中與燃料混合并且點燃,由此生成燃燒氣體。一些功由hp渦輪34從這些氣體抽取,hp渦輪34驅動hp壓縮機26。燃燒氣體排放到lp渦輪36中,lp渦輪36抽取附加功來驅動lp壓縮機24,并且排出氣體最終經由排氣區段38從發動機10排放。lp渦輪36的驅動驅動了lp轉軸50以使風扇20和lp壓縮機24旋轉。
由風扇20供應的周圍空氣中的一些可繞過發動機芯部44,并且用于發動機10的部分(尤其是熱部分)的冷卻,并且/或者用于對飛行器的其它方面冷卻或供能。在渦輪發動機的背景下,發動機的熱部分通常在燃燒器30下游,尤其是渦輪區段32,其中hp渦輪34為最熱部分,因為其直接在燃燒區段28下游。其它冷卻流體源可為但不限于從lp壓縮機24或hp壓縮機26排放的流體。
圖2為呈來自圖1的發動機10的渦輪葉片68中的一個形式的發動機構件的透視圖。渦輪葉片68包括燕尾部76和翼型件78。燕尾部76可構造成安裝于發動機10上的渦輪轉子盤。翼型件78從末端80延伸至根部82,限定翼展方向。燕尾部76還包括在根部82處與翼型件78集成的平臺84,其有助于沿徑向容納渦輪空氣流。燕尾部76包括至少一個入口通路,其示例性地示為第一入口通路88、第二入口通路90和第三入口通路92,它們均延伸穿過燕尾部76,以提供在通路出口94處與翼型件78的內部流體連通。如所示的入口通路88,90,92是示例性的,不應當理解為限制性的。更多或更少的入口通路可用于提供翼型件78內的流體流。應當認識到的是,燕尾部76以截面示出,使得入口通路88,90,92收納在燕尾部76的本體內。還應當認識到的是,如本文中描述的,發動機構件描述為翼型件78,然而這不應當看作是限制性的,并且在非限制性實例中,附加的發動機構件如葉片、導葉、支柱或護罩組件可替代翼型件。
轉向圖3,以截面示出的翼型件78具有外壁,其限定凹形壓力壁98和凸形吸入壁100,它們連結在一起來限定翼型件形狀。前緣102和后緣104限定在其間延伸的翼弦方向。翼型件78沿一方向旋轉,使得壓力壁98跟隨吸入壁100。因此,如圖3中所示,翼型件78將朝頁面的頂部向上旋轉。
翼型件78包括內部96,其由第一冷卻通路106、第二冷卻通路108和第三冷卻通路110限定。流體(如冷卻流體)流可在冷卻通路106,108,110內經過,向翼型件78提供冷卻。通路106,108,110可由在翼型件78的側壁之間延伸的一個或更多個肋112限定和分開。通路106,108,110和肋112可限定內表面,用于提供空氣流或使用通路106,108,110內的流來冷卻元件。
盡管我們示出了具有大體積的內部腔或通路的常規冷卻的翼型件,但應當理解的是,本發明適用在可使用湍流器的任何地方。該任何地方可包括近壁冷卻通路和微回路冷卻通路,以及至所有冷卻的構件(包括導葉、葉片、護罩、燃燒器襯套和偏轉器、端壁、平臺或其它)的擴展。此外,湍流器以典型形式示出,并且構想出的是,湍流器還可包括緊固帶(tripstrip)或肋粗糙部分,以及銷、凸塊、渦流發生器、人字形等。各個元件共有共同的特征,其包括面向冷卻流體流的表面以及背對冷卻流體流的表面。
現在轉向圖4,發動機構件的一部分示為壁120,其具有鄰近于冷卻流體流c的可包括通道的冷卻表面122,以及鄰近于熱氣流h的熱表面124。冷卻表面122可包括平的長形表面,或者可包括限定成鄰近于冷卻流體流c的通道。示為湍流器130的多個流元件沿冷卻表面122設置。湍流器130為四邊形,具有面對冷卻流體流c的前部132,以及背對冷卻流體流c的后部134。作為備選,在非限制性實例中,湍流器130可包括其它形狀,如,彎曲的、弓形、三角形或其它形狀,使得湍流器表面的一部分面對冷卻流體流c,并且另一部分背對冷卻流體流c。湍流器130還可包括由湍流器130的前部132或后部134從冷卻表面122延伸的距離限定的高度136。轉角138可限定在前部132與冷卻表面122之間的接合部處。湍流器130可限定沿湍流器130的縱向長度的湍流器軸線140。盡管圖4示出了尖銳邊緣和尖銳轉角138,但應當理解的是,此類特征不是限制性的,并且可包括圓形轉角或者具有有限填角。
多個膜孔150可設置在壁120中,具有冷卻表面122上的入口152和熱表面124上的出口154,其中膜孔通路156將入口152流體地聯接于出口154。冷卻通路流軸線158可沿冷卻表面122移位穿過入口152的中心,并且膜孔通路軸線160可沿膜孔通路156的中心限定。冷卻通路流軸線158可平行于沿冷卻表面122的冷卻流體流c的局部方向,或者可平行于冷卻通道方向軸線。冷卻流體流c的局部方向可不沿通道軸線方向,并且可關于冷卻通道的軸向方向偏移。因此,冷卻通路流軸線158可平行于冷卻流體流c的局部方向,其可通過附近的湍流器130或在發動機構件各處改變。湍流器角164可限定在湍流器軸線140與冷卻通路流軸線158之間,使得湍流器130可關于冷卻流體流c成角定向。
膜孔入口152可位于湍流器130上游。膜孔入口152可與湍流器130間隔限定為關于湍流器130的高度136的距離的空間166。例如,空間166可在從湍流器130的兩個湍流器高度136內。
在操作期間,冷卻流體流c通過入口152供給至膜孔150,并且通過出口154排出,將冷卻流體流c提供至熱表面124來產生沿熱表面124的冷卻流體膜。
轉向圖5,冷卻表面122的俯視圖示為設置在兩個壁172之間的通道170。通道170還可包括冷卻表面122,其可為圖4的冷卻表面122。多個湍流器130沿通道170設置,并且可以以流動方向的間隔布置組織。各個湍流器130可限定關于壁172的四個轉角,其具有設置在湍流器130上游的兩個轉角174a,174b,以及設置在湍流器130下游的兩個轉角174c,174d。通道還可限定通道軸線176,其可平行于總體冷卻流體流c的方向。湍流器130可以以關于壁172或通道軸線176的湍流器角164成角。湍流器130可成角,使得第一轉角174a設置在第二轉角174b上游,并且第三轉角174c設置在第四轉角174d上游。湍流器130可以以湍流器角164設置成具有第二轉角174b,而在湍流器130上游關于冷卻流體流c設置在第三轉角174c下游。應當認識到的是,如所示的轉角是示例性的,并且一些轉角可設置在其它轉角上游或下游,如可由湍流器130限定的,并且不由圖5中所示的具體設置限制。
膜孔入口152可設置在轉角174a-b中。盡管5示出了膜孔入口152設置在第二轉角174b中,但應當理解的是,圖示是示例性的,并且入口152可設置在由湍流器130限定的任何轉角174a-d中。此外,盡管入口152示為鄰近于湍流器130,但在非限制性實例中,入口152可與湍流器間隔如兩個湍流器高度的長度。
應當理解的是,盡管圖5描述為將膜孔入口152置于由湍流器130限定的轉角中,但還構想出入口152可置于沿通道170或設置在其中的湍流器130的側向設置的任何地方。此外,入口152可與轉角174a-d間隔。例如,入口152可與轉角間隔在至少兩個湍流器高度內。
觀看圖6,在添加和放置膜孔之前的圖5的發動機構件的溫度梯度圖示出了膜孔入口152隨后放置的位置處的升高溫度。附圖繪出了膜孔入口152合乎需要地置于在不具有膜孔入口152的情況下經歷較高材料溫度的區域中。冷卻流體流c有助于冷卻鄰近湍流器130具有最高溫z的冷卻通道170的內表面(圖6中未示出)。在冷卻流體接近湍流器130時,用于發動機構件的溫度在朝入口152流動時從高溫x升高到最高溫w。進一步從入口152,溫度變為在湍流器130下游并且在上游轉角中相對的低溫y,而最低溫z最接近湍流器130下游的該上游轉角。因此,將入口152置于下游轉角處可有助于降低發動機構件溫度,其中再循環流或停滯流可另外產生并且升高內部溫度。因此,應當認識到的是,入口152關于湍流器130的放置可用于激勵流至入口,以及管理發動機構件內的溫度。應當認識到的是,如所示和所述的流是示例性的,并且不同的空氣流和所得的溫度在各種構造中是可能的。
應當理解的是,包括最高、高、低和最低溫度z,y,x,w的溫度是關于彼此的溫度,并且不限于特定溫度或其間的溫差,因為不同發動機構件可具有發動機各處的不同內部溫度。
現在轉向圖7,湍流器130與圖5的相反沿通道成角設置。在第二實例中,膜孔入口152設置在湍流器130下游,與圖4和5中所示的在湍流器130上游相反。湍流器130可鄰近于湍流器130,或者在下游與其間隔。例如,入口152可與湍流器130間隔在至少兩個湍流器高度的長度內。
應當理解的是,盡管圖4示出了膜孔入口152設置在湍流器130上游,并且圖7示出了在湍流器130下游的膜孔入口152,但入口152可在湍流器130之間在中心間隔,使得入口在一個湍流器130上游并且在另一個湍流器130下游。上游湍流器130和下游湍流器130兩者之間的該距離可大于兩個湍流器高度,使得避免湍流器130附近的湍流空氣流。
現在轉向圖8,湍流器還可包括人字形180。人字形可設置在限定通道170的壁172之間的通道170內。人字形180可限定上游轉角182a、下游轉角182b和中心轉角182c。膜孔入口152置于上游轉角182a處,然而構想出入口152可置于任何轉角182a-c處,或者沿通道170的任何側向位置與人字形180間隔。
在圖9中,多個人字形190從圖8的位置倒轉,限定兩個上游轉角192a、兩個下游轉角192b和中心轉角192c。入口152示為設置在中心轉角192c中,同時構想出入口152可置于任何轉角192a-c中,或者在通道170的任何側向位置處與人字形190間隔。
應當認識到的是,圖8和9不限于將入口152置于由人字形180,190限定的轉角182a-c,192a-c中,并且可置于通道170內的人字形180,190之間的空間內,同時與至少一個人字形180,190間隔在至少兩個人字形高度內。此外,入口152可例如與轉角182a-c,192a-c間隔在至少兩個人字形高度內。更進一步,入口152可在上游人字形180,190與下游人字形180,190之間間隔,與兩個人字形180,190相距至少兩個人字形高度,設置在由人字形180,190產生的湍流空氣流外。
關于湍流器放置膜孔還可包括冷卻燃氣渦輪發動機的構件內的腔的方法。該方法可包括將空氣引導到位于膜孔的入口下游的湍流器的兩個高度內的入口中??諝饪蓮某隹谂懦?,以沿構件的熱表面提供冷卻膜??諝膺€可引導到設置在由湍流器限定的轉角的兩個湍流器高度內的入口中。此外,構想出將空氣引導到多個膜孔入口中的多個膜孔。
還應當認識到的是,本文中描述的實例是非限制性的,并且入口或膜孔可置于由湍流器或人字形限定的一個或更多個轉角中。此外,入口或膜孔可置于相鄰湍流器或人字形之間的冷卻表面的空間中,并且可與其間隔。例如,間距可關于湍流器或人字形的高度,如,與湍流器或人字形間隔在湍流器或人字形的至少兩個高度,或從上游和下游的湍流器或人字形的至少兩個湍流器高度內。此外,入口可與轉角間隔如在兩個湍流器或人字形高度內的距離。
應當理解的是,本公開涉及膜孔入口關于冷卻通路或通道內的湍流器的優選放置。入口關于湍流器的放置改進了膜孔或膜冷卻性能,如,改進排放系數和流速。膜孔入口關于湍流器的放置可利用或避免由冷卻通路內的湍流器產生的流型。將膜孔放置成在從湍流器的至少兩個湍流器高度或從上游湍流器和下游湍流器兩者的至少兩個湍流器高度內可避免由湍流器產生的不穩定流。湍流器可生成鄰近湍流器的再循環流,并且使入口與其間隔可避免該再循環流,將穩定流提供至膜孔。此外,將入口置于轉角中可有助于防止通路內的加壓或停滯區域,進一步改進流動效率和冷卻。
該書面的描述使用實例以公開本發明(包括最佳模式),并且還使本領域技術人員能夠實踐本發明(包括制造和使用任何裝置或系統并且執行任何并入的方法)。本發明的可專利范圍由權利要求限定,并且可包括本領域技術人員想到的其它實例。如果這些其它實例具有不與權利要求的字面語言不同的結構元件,或者如果這些其它實例包括與權利要求的字面語言無顯著差別的等同結構元件,則這些其它實例意圖在權利要求的范圍內。