【摘 要】
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涡轮叶片服役过程中的形状变化会造成涡轮气动参数的偏离,研究造成涡轮性能退化的主要形变因素是实现涡轮精准维护的重要环节.本文分析了真实涡轮叶片在长时间服役后的具体形变特征及形变特征与气动参数偏离值的关系;通过光学扫描获得了退化涡轮全周叶片的形状数据,重构得到叶片特征几何参数;以几何参数为基础生成退化的涡轮流道,通过CFD仿真得到了燃气轮机在退化前后的详细气动参数;采用神经网络模型建立涡轮几何数据与气动数据之间的映射关系,并分析了模型中影响气动参数偏离的主要几何参数.结果 表明:磨损烧蚀导致弦长变短是第1级涡
【机 构】
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上海交通大学机械与动力工程学院动力机械及工程教育部重点实验室,上海200240
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涡轮叶片服役过程中的形状变化会造成涡轮气动参数的偏离,研究造成涡轮性能退化的主要形变因素是实现涡轮精准维护的重要环节.本文分析了真实涡轮叶片在长时间服役后的具体形变特征及形变特征与气动参数偏离值的关系;通过光学扫描获得了退化涡轮全周叶片的形状数据,重构得到叶片特征几何参数;以几何参数为基础生成退化的涡轮流道,通过CFD仿真得到了燃气轮机在退化前后的详细气动参数;采用神经网络模型建立涡轮几何数据与气动数据之间的映射关系,并分析了模型中影响气动参数偏离的主要几何参数.结果 表明:磨损烧蚀导致弦长变短是第1级涡轮静叶气动参数变化的主要诱因,而第一级动叶的气动参数则主要受喉道宽度的影响.
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今年是《热能动力工程》期刊创刊35周年.我作为热刊前九届编委会主任,同时也作为一名撰稿人和读者,一直以来都坚信科技发展不能闭门造车,技术进步离不开交流探讨,新思路、新方法往往都在思想的交流与碰撞中产生.热刊正是这样一个学术交流平台,给新成果、新技术更大的展示空间,给作者、读者更开阔的视野和思路,发挥着传递信息、交流思想、启迪创新、助力科技发展的重要作用.
基于子午流面正反问题流线曲率法、改进Powell算法和叶型参数化方法,构建轴流压气机快捷气动设计、性能分析与优化平台,对某燃气轮机9级轴流高压压气机开展一体化气动设计和多目标优化.结果 表明:该平台可自动有效实现多级轴流压气机快速设计、多工况性能分析和优化流程;优化改善了压气机各叶排流动和负荷匹配,实现了多工况扩稳增效;优化后设计点流量、总压比、绝热效率及设计转速下喘振裕度分别为25.97 kg/s,5.038,88.25％和33.33％;相比优化前,设计转速下裕度提升了5.39％;80％相对转速下裕度和
通过数值模拟对Stage35和某3.5级轴流压气机进行了缩尺模化,在保证相对叶尖间隙相同条件下研究不同缩尺比例的雷诺数效应,并通过3个典型雷诺数修正公式,对各缩尺条件下的单级和多级压气机性能进行预测.结果 表明:随着缩尺比例减小,压气机特性线向左下方移动,在小缩尺比例下性能恶化程度增加.对于峰值效率和其对应的相对流量,Stage35在0.5缩尺比下较原型分别下降了0.95％和0.34％,在0.1缩尺比下分别下降5.75％和2.32％;3.5级轴流压气机在0.5缩尺比下较原型分别下降0.79％和0.22％,
提出一种基于全三维数值计算的多级轴流压气机喘振边界预测方法.该方法采用了NUMECA和ANSYS/CFX两种不同的商业软件,在充分考虑压气机几何结构特征的基础上,根据压气机各级叶片排结构特点,建立了通用的压气机叶片排网格拓扑结构,并从各个方向对压气机叶片排网格节点进行控制来保证压气机叶片排各向网格节点一致.对不同负荷类型、不同结构型式的压气机特性进行了算例分析,并就流量、压比和效率等压气机特性参数进行对比研究.结果 表明:该喘振边界预测方法对不同压气机具有较高的适用性,计算结果与试验结果也比较吻合.
针对航空发动机燃烧室中存在的燃油流量脉动问题开展实验研究,设计并搭建了燃油喷嘴流量脉动激光可视化实验台,在等流量条件下利用高频激光粒子图像速度仪(High Speed Particle Image Velocimetry,PIV)分析燃油脉动频率变化对喷嘴雾化特性影响.实验结果表明:流量脉动促进了液膜表面的发展及液膜的破碎,对喷嘴的雾化产生积极的影响;喷嘴下游带状液膜区的发展和液滴的瞬态速度与喷嘴的流量脉动频率具有一致性;液滴的瞬态速度脉动幅值受脉动频率影响,在50 Hz时存在极大值.
为了研究来流边界层对跨声速压气机转子气动性能及流场的影响,针对Rotor37进行了不同来流边界层进口条件下的跨声速压气机流场数值模拟.结果 表明:来流边界层引起其内部的激波结构变化,进而影响60％叶高以上流场,造成该展向范围内的流量分布发生再分配;在来流边界层具有相同的厚度时,总压亏损越大,以60％～90％叶高激波损失为主体的附加损失越高;来流边界层弱化了叶尖泄漏涡系的强度,通过同时改变叶尖负荷和叶尖泄漏流来源流体能量影响泄漏强度,进而影响泄漏涡系的形成和发展.
对转涡轮技术是有效提高发动机功率密度、效率,减少陀螺效应的重要技术手段之一,但因其设计难度很大,在实际工程应用中仍面临一系列技术挑战.主要从对转涡轮在不同领域中的应用、气动设计及性能分析、内部流动分析及优化和气动试验技术四个方面对国内外近十年来对转涡轮气动技术的研究进展进行综述,并指出未来应进一步深入认识不同类型对转涡轮内部复杂流动机理及调控方法,并加强试验技术研究,为实现对转涡轮在不同领域中的应用提供技术支撑.
为缩短燃气轮机低压压气机的设计周期,获取一维设计中各关键设计参数分布规律,同时得到最优的一维设计参数选取方案,采用基于HARIKA算法的压气机一维设计与分析程序对某型船用低压压气机流量系数、载荷系数和反动度的轴向布局方法进行了研究并提炼了各参数分布的数学模型.其中,流量系数和载荷系数沿级分布近似单峰值的三次多项式曲线,反动度分布为“二段式”,通过改变流量系数和载荷系数的峰值点坐标和改变特定级反动度和反动度变化步长的方法,研究了不同布局方式对效率、喘振裕度以及压比的影响,最后结合优化算法得到了最优参数分布方
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