南京航空航天大学吕城亮获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利不同横截面仿生S形扰流肋冷却结构的设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118797840B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410906870.9,技术领域涉及:G06F30/17;该发明授权不同横截面仿生S形扰流肋冷却结构的设计方法是由吕城亮;王龙飞;毛军逵;张德伟;刘昕梓;刘一鸣设计研发完成,并于2024-07-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本不同横截面仿生S形扰流肋冷却结构的设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种不同横截面仿生S形扰流肋冷却结构的设计方法,通过对比不同横截面的仿生S形肋冷却结构对涡轮叶片内部冷却通道的流动换热影响,衡量由于恶劣工作环境及发动机寿命引起的叶片内冷通道肋的横截面形状变化带来的换热性能差异,并选择出具有最佳换热性能的仿生S形扰流肋横截面冷却结构。本发明充分考虑了由于发动机使用寿命导致的叶片内冷通道肋的横截面形状的磨损情况,通过不同横截面的仿生S形肋冷却结构,对比不同横截面形状对通道换热性能的影响,并给出换热最佳的仿生S形肋横截面设计方案。
本发明授权不同横截面仿生S形扰流肋冷却结构的设计方法在权利要求书中公布了:1.一种不同横截面仿生S形扰流肋冷却结构的设计方法,其特征在于,通过对比不同横截面的仿生S形肋冷却结构对涡轮叶片内部冷却通道的流动换热影响,衡量由于恶劣工作环境及发动机寿命引起的叶片内冷通道肋的横截面形状变化带来的换热性能差异,并选择出具有最佳换热性能的仿生S形扰流肋横截面冷却结构;具体步骤如下: 1)在涡轮叶片(1)的U型冷却通道(2)内设不同横截面的有仿生S形扰流肋(3),所述U型冷却通道(2)包括直通道和用来连接直通道的回转通道,所述不同横截面的仿生S形扰流肋(3)设置在U型冷却通道的直通道内部,且在涡轮叶片(1)内壁面上沿叶高方向伸展; 2)不同横截面的仿生S形扰流肋(3)的横截包括:矩形、矩形-半圆形、等腰三角形、等腰梯形、椭圆形,不同横截面的仿生S形扰流肋(3)设置在U型冷却通道的上、下表面; 3)冷气从U型冷却通道(2)的进口流入,沿布置在直通道内部的不同横截面的仿生S形扰流肋(3)流动至回转通道部分,在回转通道部分布置半圆形导流片(4),冷气通过直通道和回转通道至U型冷却通道出口,部分冷气从叶片前缘气膜孔、尾缘劈缝(5)流出; 4)建立不同横截面的仿生S形扰流肋的带肋通道的三维模型,进行仿真计算,得到无量纲努塞尔数、摩阻系数和综合换热性能指标; 5)综合考虑波浪肋流动换热的增益,选择横截面为矩形-半圆形的仿生S形扰流肋,有利于涡轮叶片冷却通道综合换热性能的改善; 步骤4)中,无量纲努赛尔数定义如下: 1; 式中,h为换热系数,D为特征长度,为导热系数,Re为进口雷诺数,Pr为普朗特数; 摩阻系数用于衡量不同横截面波状肋引起的压力损失,定义如下: 2; 式中,是通道入口和出口之间的压力差,ρ表示气体密度,U为气体流速; 综合换热性能的指标定义如下: 3; 4; 步骤5)中,综合无量纲努塞尔数和摩阻系数的变化,仿生S形扰流肋的综合换热性能中,矩形-半圆形横截面仿生S形扰流肋数值最大,是最佳的横截面方案,选择横截面为矩形-半圆形的仿生S形扰流肋。
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