【摘 要】
：
以小型燃气轮机为研究对象，针对涡轮通过固壁向压气机导热，推导分析了压气机和涡轮非绝热运行工况热力学模型。基于一定假设，提出了不同的效率定义式，进而从热力循环角度研究了热量传递如何改变整机系统实际出功量和效率，结果表明不同的热量传递方式以及压比温比的改变都会对系统性能造成不同程度的影响。
【机 构】
：
中国科学院工程热物理研究所先进能源与动力重点实验室,北京,100190;中国科学院研究生院,北京,100190
【出 处】
：
中国工程热物理学会2008年热机气动热力学与流体机械学术会议
论文部分内容阅读
以小型燃气轮机为研究对象，针对涡轮通过固壁向压气机导热，推导分析了压气机和涡轮非绝热运行工况热力学模型。基于一定假设，提出了不同的效率定义式，进而从热力循环角度研究了热量传递如何改变整机系统实际出功量和效率，结果表明不同的热量传递方式以及压比温比的改变都会对系统性能造成不同程度的影响。
其他文献
本文首先采用全三维粘性流动数值模拟方法，对某型涡轴发动机涡轮部件变工况性能进行研究；与多工况下的实验结果对比发现，总体性能参数吻合良好。同时对支板形状对流动的影响进行了研究。在截面积一定的条件下，对钝头翼型、等厚度翼型、尖头翼型三种支板方案进行计算，并应用叶片极限流线和拓扑分析理论对各种方案流场进行详细分析，发现不同支板附近流动形态和流动损失存在较大差别，而对效率、流量等总体性能参数影响不大。最后
为了研究叶顶间隙对对旋风机总体性能的影响以及作用机理，本文对一自行设计的对旋风机建模，设置了0—5％叶栅高度共7 组叶顶间隙，对不同叶顶间隙下的对旋风机进行了全工况数值模拟。对不同间隙下级效率、总压损失系数以及气流角的对比分析表明，对旋风机总体性能随着间隙的增加基本呈线性下降，其中前排转子对间隙变化不太敏感，而后排转子则随间隙增大性能迅速下降，是级性能降低的主要原因。
为深入研究多级涡轮中热痕与叶排非定常相互作用机理，探索设计规律，本文自主开发了可考虑多排涡轮任意热痕数及叶片数比的定常和非定常流动的集群并行计算程序MpiTurbo。应用该程序，对一涡轮高压转子冷却布局和冷却效果进行了初步的探索及性能评估。通过引入源项模拟方法，采用定常模拟程序进行多次快速试算，确定冷却气源项布置方案和冷却气参数，并采用非定常模拟程序验证和优化冷却布局，取得了较好效果。
采用具有转捩模型的数值方法对某跨声速风扇级63％叶高微元叶高段二维流面的非定常流场进行模拟，在风扇级设计点工况下研究了动静叶干扰下的压气机叶片附面层非定常流动。通过建立的尾迹与附面层干扰分析模型结合叶片壁面摩擦力、附面层湍动能和静压非定常波动详细分析了尾迹和势流干扰对叶片附面层流动的影响。在均匀进口来流条件下，动叶仅靠近尾缘区域的局部弦长范围受来自下游势流的干扰，摩擦力周期性波动，前缘脱体激波/附
本文借助所建立的简单循环的单轴燃气轮机模型，分析了西门子V94.3A 重型燃机改烧合成气后在不同环境温度下运行时的性能，得到了压气机进口温度从-35℃到35℃变化过程中燃机整机的性能曲线，并据此提出了燃机的调节控制规律。当环境温度降低时，透平输出功增加，当达到所允许的最大输出功率时，需要调节压气机导叶，减少压气机进口空气流量；当环境温度升高时，压气机喘振裕度降低，当达到压气机喘振保护限制时可以采取
本文围绕串列叶栅和附面层抽吸技术两种附面层分离控制技术，以ONERA 串列叶栅及其改型后的单列吸附式叶栅为研究对象，利用数值模拟的方法研究了两种流动控制技术，并在非设计工况下对单列吸附式叶栅进行了研究。结果表明：在相同来流马赫数及出口条件下，单列吸附式叶栅的总压损失系数小于串列叶栅，在高负荷压气机级的设计中用带吸附式单列叶栅代替串列叶栅作是可行的。
对于离心压气机与轮盘空腔耦合流场的计算分析，得到了轮盘空腔流动的基本流场结构和动力特性。在离心压气机变动工况和空腔泄漏流量变化的条件下，分析了轮盘空腔与离心压气机的耦合关系，给出了轮盘空腔对离心压气机推力、功率和效率计算的影响及各自的变化规律，并说明了其内在机理。
压力敏感涂料（PSP）技术是近二十年来发展起来的物体表面压力测量的新技术。该技术独特的优势促进了它的快速发展，已从最初在风洞试验和外流气动试验中的应用发展到对叶轮机内部流动的测量。本文介绍了用于叶轮机械内部流动测量的PSP 技术校准系统的组成及校准实验结果。通过对所采集实验图像数据的计算处理，得到了校准特性曲线,与文献的结论基本吻合。同时还对特性曲线的影响因素进行了分析。
优化设计涡轮叶栅，主要目的就是通过减少叶栅内部损失来达到提高效率的目的。多级涡轮三维气动优化设计由于变量样本空间过于庞大，在实践中往往设计周期长，且难以有效实现，采用局部优化设计，通过局部性能的改变进而提高总体性能，可以大大减少样本空间使优化有效进行。根据不同位置、不同损失发生的机理，将描述此列叶栅的不同优化参数根据不同的损失情况进行分组，构成一个优化参数组合群体。通过流场诊断，针对不同的情况采用
本文选择叶片折转角分别为113°、128°和160°的3种高负荷涡轮平面叶栅，开展了直叶栅和正/反弯曲叶栅流场测量和流动显示研究，讨论了叶片弯曲对壁面流谱和流动损失的影响。结果表明：当叶片折转角为113°时，正弯叶片可以减少流动损失，但效果不明显；当叶片折转角为128°时，叶片反弯的效果明显，叶栅损失最大可降低19％，叶片正弯则使得流场恶化；当叶片折转角为160°时，叶片反弯能在一定程度上降低叶栅