本發明屬于動力設備，特別是涉及一種帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道、渦輪、航空發動機及燃氣輪機。
背景技術：
1、對于全天候全域長期服役的航空發動機及燃氣輪機，環境中的砂塵顆粒、火山灰或鹽霧氣溶膠等雜質摻混在空氣中由進氣道進入發動機內部，在葉片內冷通道中沉積，并逐漸形成一定的沉積形貌。顆粒的沉積不僅會影響渦輪葉片的氣動效率，亦會改變其傳熱性能，甚至直接影響渦輪葉片的使用壽命。因此，為了保障渦輪葉片在高熱負荷條件下安全可靠的工作，必須設計合適的結構增強換熱，同時應避免顆粒物大量沉積于葉片內冷通道上而影響管道流動換熱特性。
2、相關研究人員發現，相同雷諾數下的通道換熱性能隨直徑較小而提高。在渦輪葉片內壁布置眾多貼近燃氣側的微細內冷通道(100μm～1mm量級)，一方面提高了換熱系數，另一方面也增大了換熱的表面積，使得微細通道的冷卻性能大幅提高，葉片冷卻更加均勻，從而顯著改善大尺度冷卻方式換熱不均勻而引起的熱應力，提高了渦輪葉片的可靠性和使用壽命。
3、現有技術中，渦輪葉片的內冷通道上常見的擾流結構為肋片，有直肋、斜肋、v肋等類型。然而這些擾流結構也無法抑制通道內顆粒沉積，從而防止顆粒在微細通道中大量沉積甚至發生堵塞，影響管道的流動換熱特性。
技術實現思路
1、有鑒于此，為了解決現有技術中渦輪葉片的內冷通道的擾流結構無法抑制通道內顆粒沉積，從而防止顆粒在微細通道中大量沉積甚至發生堵塞，影響管道的流動換熱特性的問題，本發明提出一種帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道、渦輪、航空發動機及燃氣輪機。
2、為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：
3、一種帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道，包括：
4、內冷通道；
5、鯨魚表皮仿生結構，包括多個凹槽，凹槽的延伸方向與氣體在內冷通道的流動方向垂直，多個凹槽沿氣體在內冷通道的流動方向依次間隔設置，凹槽的底面為圓弧形；冷卻氣體從內冷通道的入口進入，流經鯨魚表皮仿生結構時一部分氣體由于凹槽存在逆壓梯度而在鯨魚表皮仿生結構周圍出現回流，另一部分氣體在鯨魚表皮仿生結構后的區域被加速，氣流局部的速度梯度增大，邊界層減薄，形成強力水平剪切運動，使顆粒被氣流從內冷通道的壁面剝離。
6、作為上述帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道的一種優選方案，所述凹槽的底面的圓弧半徑r與凹槽的高度h的比值為3。
7、作為上述帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道的一種優選方案，所述凹槽的底面的圓弧半徑r＝0.33mm。
8、作為上述帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道的一種優選方案，相鄰的兩個所述凹槽之間的間距s＝1mm。
9、作為上述帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道的一種優選方案，所述內冷通道的橫截面為矩形。
10、作為上述帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道的一種優選方案，所述內冷通道的入口的等效直徑dh＝0.352mm。
11、作為上述帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道的一種優選方案，所述內冷通道的入口和出口的寬度為1.5mm，高度為0.2mm。
12、作為上述帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道的一種優選方案，所述內冷通道與所述鯨魚表皮仿生結構為一體成型。
13、本發明還提供了一種渦輪，包括上述的帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道，所述帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道的個數為多個，多個帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道間隔設置于渦輪葉片。
14、本發明又提供了一種航空發動機，包括上述的渦輪。
15、本發明還提供了一種燃氣輪機，包括上述的渦輪。
16、與現有技術相比，本發明提供的一種帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道、渦輪、航空發動機及燃氣輪機的有益效果是：
17、本發明提供了一種帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道、渦輪、航空發動機及燃氣輪機，現有研究發現，鯨魚的運動速度較快，其表皮的特殊結構能夠有效減少流動阻力，在運動時不易使雜質物沉積附著。在不增加冷氣流量的情況下，從仿生角度設計出具備一定的流動換熱能力和抑制顆粒沉積的擾流結構，對于葉片安全穩定的工作具有重要意義。該帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道中，設有鯨魚表皮仿生結構，該鯨魚表皮仿生結構的布置能夠增加管道內的流體擾動，冷卻氣體由內冷通道的入口進入具有鯨魚表皮仿生結構的微細管道，其流經鯨魚表皮仿生結構時部分氣體由于凹槽區域存在逆壓梯度而在鯨魚表皮仿生結構附近出現回流，其余氣體則在該鯨魚表皮仿生結構后的區域被加速，氣流局部的速度梯度增大，邊界層減薄，形成較強的強力水平剪切運動，使顆粒在流場中獲得較高的相對速度，易被氣流從壁面剝離，并沿流動方向向前繼續運動，從而使冷卻氣體中摻混的顆粒物難以在內冷通道表面附著沉積，具有較好的抑制沉積作用。而且，隨著內冷管道的入口氣流流量增大，其中的顆粒具有更高的能量，不易因碰撞導致能量損失而沉積，同時流動速度較大，更易使顆粒吹離。并且該具有鯨魚表皮仿生結構的微細管道的結構簡單緊湊，可采用3d打印的方法加工制造，具有很好的應用前景。
1.一種帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道，其特征在于：所述凹槽(2)的底面的圓弧半徑r與凹槽(2)的高度h的比值為3。
3.根據權利要求1所述的帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道，其特征在于：所述凹槽(2)的底面的圓弧半徑r＝0.33mm。
4.根據權利要求1所述的帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道，其特征在于：相鄰的兩個所述凹槽(2)之間的間距s＝1mm。
5.根據權利要求1所述的帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道，其特征在于：所述內冷通道(1)的橫截面為矩形。
6.根據權利要求1所述的帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道，其特征在于：所述內冷通道(1)的入口(3)和出口的寬度為1.5mm，高度為0.2mm，所述內冷通道(1)的入口(3)的等效直徑dh＝0.352mm。
7.根據權利要求1所述的帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道，其特征在于：所述內冷通道(1)與所述鯨魚表皮仿生結構為一體成型。
8.一種渦輪，其特征在于：包括權利要求1-7任一項所述的帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道，所述帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道的個數為多個，多個帶有抗氣溶膠顆粒沉積鯨魚表皮仿生結構且設置于渦輪葉片的微細管道間隔設置渦輪葉片。
9.一種航空發動機，其特征在于：包括權利要求8所述的渦輪。
10.一種燃氣輪機，其特征在于：包括權利要求8所述的渦輪。