燃气轮机热段转子叶片结构设计

燃气轮机热段转子叶片长期处于高温高压高速旋转的极端工况，榫头与轮盘的配合面如果存在应力集中，很容易在启停循环的交变载荷下萌生裂纹，直接影响整机的运行寿命。这款叶片的榫头采用多齿枞树型结构，每一道齿的接触斜面都做了微小的卸荷圆角处理，避免齿根位置出现直角棱边造成的应力突变，装配时齿面的接触应力能沿着齿长方向均匀分散，不会出现局部载荷过载的问题。叶身型面是兼顾气动效率与冷却效率的复杂扭曲面，从根部到顶部的扭转角度顺着燃气流向做连续过渡，没有出现曲率突变的折面，高温燃气流过叶身时不会产生局部涡流造成额外的气动损失，叶身内部预留的冷却流道顺着型面曲率排布，冷却气流能顺着流道均匀覆盖叶身内壁，不会出现局部冷却不足导致的热变形。叶冠部分做了带阻尼面的凸肩结构，相邻叶片装配后叶冠能互相抵紧，高速旋转时叶冠之间的摩擦力可以吸收叶片振动能量，避免出现共振断叶的风险，叶冠的密封齿边做了微小的倒角，装配时不会因为磕碰出现密封齿崩缺，运行时还能和机匣密封结构配合减少燃气泄漏。叶身与榫头过渡的缘板位置，做了向内收的圆弧过渡段，既可以阻挡高温燃气向轮盘侧窜流，又能避免缘板与叶身连接位置出现热应力集中，缘板的侧边做了微小的避让斜角，相邻叶片装配时不会出现缘板干涉，不用额外修配就能保证装配间隙均匀。榫头底部的定位凸台尺寸公差控制在极小范围内，装配时能精准卡入轮盘的定位槽，不会出现叶片周向窜动，凸台的端面做了卸荷槽，避免装配时凸台端面与轮盘槽底硬接触造成的装配应力。