燃气透平叶片表面颗粒沉积特性数值研究进展

污染物颗粒在燃气透平叶片表面及冷却通道内的沉积将影响透平叶片的冷却特性和安全服役寿命。国外许多研究机构对燃气透平叶片表面污染物颗粒沉积特性及其与叶片气膜冷却的相互作用机制进行了持续研究。本文首次系统总结了近年来燃气透平叶片表面污染物颗粒沉积特性数值研究进展,重点介绍了燃气透平叶栅流道内污染物颗粒的沉积机制、颗粒沉积和脱离物理模型以及颗粒沉积与透平叶片冷却特性相互作用的数值模拟方法和研究成果。基于当前研究热点和发展趋势,结合作者的研究经历,指出了国内在研发先进燃气轮机透平冷却结构时应注意的问题和方向,为高效、燃料适应性更广的燃气轮机技术自主开发奠定基础。     

低温透平膨胀机制动叶轮的优化设计

随着低温透平膨胀制冷机制冷量的不断增加,对整机的性能不断提出更高的要求,然而,对制动端的关注仍然很低,制动端中制动叶轮是核心部件,制动叶轮的性能提升可以使整机性能提升。对制动叶轮进行优化,使用了两种优化策略,策略一对子午流面和叶型依次进行优化,策略二对子午流面和叶型同时进行优化,两种优化策略都始终以制动功率为约束,经过多次优化,得到优化结果。与原始模型对比,优化模型气动性能显著改善,使用策略一效率提升10.61%,使用策略二效率提升10.14%,工作范围均显著扩大。分析表明,相比原始模型,优化模型泄露损失、回流损失、尾迹掺混等显著减少,不同策略优化的结果也略有不同。     

跨音涡轮叶栅底压的无粘模型

本文提出一个无粘的底部压力模型。证明了在给定反压的情况下,超音出口的涡轮叶栅的叶片尾缘的底压以及叶型损失可由该模型确定。与无粘的流场计算相结合,可用该模型计算二维叶栅的底压。对模型的参数研究表明:具有正曲率的喉道下游叶背型面将有利于减少损失;而出口为音速时流动则最为不利。     

高速透平发电机的特点及相关技术研究

透平膨胀机作为回收能量的设备在能源综合利用方面得到了广泛的应用,随着高速电机技术的发展,采用透平膨胀机直接带动高速发电机发电成为可能。文中比较了高速透平发电机系统相对于传统的透平发电机的优势,介绍了其关键技术,探讨了高速透平发电机的发展方向。     

基于MODA算法的有机朗肯循环多目标优化

针对中高温烟气驱动的有机朗肯循环发电系统进行多目标优化设计,以热效率和单位输出功率的系统总投资成本(PER)为多目标函数,选取蒸发温度和冷凝温度为决策变量,引入多目标蜻蜓算法(MODA)对工质苯的最佳循环参数进行寻优,采用一维向心透平效率模型取代固定透平等熵效率,并对工质进行敏感性分析。结果表明:透平效率随蒸发温度增加单调减少,随冷凝温度增加单调增加;在帕累托前沿中,随着热效率的增加,变透平效率寻优结果中PER迅速增加,定透平效率寻优结果中PER增加相对较平缓;热源温度越高,定透平效率寻优结果和变透平效率寻优结果差异越大。     

轴流透平与排汽系统间流场相互作用研究

为了研究轴流透平与非轴对称排汽系统流场间的相互作用,对带有单级透平的300/600MW汽轮机排汽系统模型内流场进了模型实验,并用商用软件CFX数值计算了实验工况下带有全周叶栅通道的单级透平与排汽系统内的耦合流场.对比实验与数值模拟结果,二者吻合较好.通过对实验和数值结果分析发现,排汽系统内的非轴对称流场使透平叶栅通道内流动沿周向发生变化,扩压器内出现大的流动分离,排汽系统内总压损失增大,静压恢复系数为负.     

氨水工质浓度可调型功冷联供循环

本文提出一个新型氨水工质功冷联供循环,由氨水Rankine子循环和氨吸收式制冷子循环通过吸收、分离及换热过程耦合而成,可采用燃气轮机排烟等中低温热源驱动.通过设置分流、吸收式冷凝实现系统内氨水工质浓度变换,兼顾动力子循环加热蒸发和冷凝过程不同的浓度需求,达到改善换热过程匹配和提高透平作功能力的目的.计算表明,当透平进气温度为450℃时,循环热效率达25%～28%,??效率达45%～53%;且存在最佳分流比使热效率及??效率达到最佳.