燃气透平稳态全工况特性通用模型

燃气透平稳态全工况特性通用模型卢韶光，林汝谋（中国科学院工程热物理研究所北京１０００８０）关键词燃气透平，全工况特性，通用模型主要符号表Ｃｄ假想速度０透平设计点参数、Ｆ喷管截面积喷管入口参数ｈＴＳ透平等嫡焓降１喷管出口参数ｕ级圆周速度３透平人口参数下...     

向心透平级叶轮内三维复杂流动的数值研究

对向心透平叶轮内部复杂流动在级环境下进行了全三维黏性数值模拟,结合拓扑学原理分析了设计工况和非设计工况下其内流动分离及各种涡系发展的演变过程,初步建立了向心透平叶轮内的旋涡模型,阐述了流动损失的形成机理。研究表明:向心透平叶轮内部涡系与轴流式透平存在较大差别,且流动分离及涡系主要集中在吸力面侧;设计工况下向心透平叶轮内的主要旋涡包括马蹄涡、通道涡及泄漏涡,其主要表现为通道涡与泄漏涡相互影响和掺混,是主要损失的形成原因;非设计工况下,主流在叶轮叶片前缘处发生大范围的分离及回流,造成了较大的能量损失,但二次流损失所占比例较小。     

向心环形叶栅气动性能的计算与试验

一、前言 回收工业低温(t<150℃)余热发电或作其它动力,能收到良好的节能效果。一般采用低沸点工质,用向心透平作膨胀机较为合宜。向心透平设计中,大多沿用轴流透平的叶栅资料,经保角变换而得.向心环形叶栅资料很少,有待进一步开拓。本文用时间相关法编程对向心环形叶栅作流场计算,用附面层原理计算叶栅叶型损失,并作了二套叶栅的吹风试验,结果符合较好,提供了向心环形叶栅的一种计算方法。     

低温氦气透平膨胀机导向叶栅的数值模拟

低温氦气透平膨胀机是大型低温氦制冷系统的关键部件,其导向叶栅对整个透平膨胀机的效率有着重要影响。采用计算流体动力学(CFD)软件CFX,运用标准k-!湍流模型,以低温氦气为工质,对所设计的透平膨胀机导向叶栅进行了全流道数值模拟。导向叶栅采用TC系列叶型。对不同叶型,不同叶片数下导向叶栅进行数值模拟。经过计算,得到了TC-2P、TC-3P、TC-4P三种叶型在设计工况下的结果,发现采用TC-2P叶型时,导向叶栅具有较好的性能,同时得到了导向叶栅性能随着叶片数的变化规律。     

逆布雷顿空气制冷机透平膨胀特性研究

为了深入研究逆布雷顿空气制冷机的降温特性与制冷性能,论文首先采用CFX数值模拟方法,对透平膨胀机冷端通流部分的流动与热力学过程进行了数值模拟,进一步对整机的热力性能进行了分析;在此基础上探讨了制动功率对膨胀机降温特性影响;并改进了逆布雷顿空气制冷机综合实验台,采用风机回路闭式循环,进行了定制动压力和定特性比两种典型制动策略下制冷机降温性能的实验研究。结果表明:通过调节风机闭式循环制动压力来匹配膨胀机工况的变化方案可行,理论预测与实验结果吻合较好;透平膨胀机的绝热效率62%,在120 min内制冷机最低无负荷出口温度达到了-170℃;采用透平膨胀机的逆布雷顿空气制冷机具有优异的制冷性能。     

有机工质向心透平气动设计与变工况性能预测

本文按实际气体计算有机工质蒸气物性,编写有机工质向心透平气动设计和变工况性能预测程序,对以R123为工质的向心透平进行气动设计优化、变工况性能预测计算。通过数值实验模拟分析三维流动情况和整机性能,结果显示透平设计和性能预测结果有效、可靠,但气动设计对强激波引起的损失及气流偏转估计不足,需要改进气动设计和性能预测方法,优化叶型。     

向心透平初始设计自动进化寻优方法与变工况性能预测模型

发展了一套向心透平初始设计自动进化寻优方法及变工况性能预测模型。借助遗传算法,以向心透平的总-静效率为目标函数,在给定范围内选取载荷系数Ψ、流量系数φ以及转速n的最佳组合,配合变工况性能预测模型,快速得到性能曲线。以1996年Jones发表的T-100透平为例校核本文设计方法,结果表明设计结果略胜于T-100透平。变工况性能实验数据、CFD结果以及预测模型结果对比,CFD结果普遍偏高,预测模型结果在低于设计速比工况下更接近实验数据。     

7 MW单级跨音离心透平设计与分析

离心透平作为一种结构紧凑、气动效率较高的新型透平类型,在中小型工业汽轮机以及余能利用等场所中具有良好的应用前景。本文借鉴常规透平的气动设计方法,参考某跨音向心透平的初始设计参数,以过热蒸汽为工质,进行了单级跨音离心透平的一维气动设计。利用CFX等工具根据一维设计对透平进行动静叶优化、数值模拟,并对变工况性能进行计算分析。结果显示该单级跨音离心透平具有良好的气动性能和变工况性能,设计工况效率高达87.36%,且变工况范围较宽。     

太阳能中低温有机朗肯循环系统的设计与分析

本文设计了一输出功率在100 kW左右的太阳能中低温有机朗肯循环系统,完成了系统核心部件有机工质向心透平的设计与造型。CFD计算结果显示有机工质向心透平的设计基本满足要求,有机工质在向心透平内部流动特性良好,流线分布均匀,未出现分离和明显的涡。本文设计的系统可以实现太阳能的利用,为今后的生产实践提供参考。     

氦制冷系统透平膨胀机的测试

为满足中国散裂中子源(CSNS)工程预期发展及未来工程升级需要,建立了一套氦制冷系统。该制冷系统采用氦透平膨胀机,通过气体绝热膨胀来获得低温。文中介绍了透平膨胀机的设计参数、启动条件和运行情况,并对透平膨胀机运行性能进行了分析。实验表明,氦透平膨胀机的设计满足了CSNC装置对冷量的需求,透平效率高于设计值。     

多级轴流压气机气动特性优化

采用轴对称特性优化程序对四级轴流压气机进行气动特性优化,研究分析叶片几何参数变化对设计工况及(n)=1.0、0.9转速线上性能影响.指出在多级轴流压气机气动设计过程中,设计工况性能优化将对非设计工况性能产生关联,因而在追求设计点性能同时必须兼顾各折合转速线上性能.实施非设计工况下设计参数优化有望带来多级轴流压气机性能整体提升.     

甲醇、电力联产系统的产品调节规律分析

以采用气相合成法的甲醇和电力串并联联产系统为研究对象,首先在系统设计工况模拟的基础上,对系统的甲醇合成循环倍率、蒸汽换热网络进行优化.以此经过优化的系统流程和工况为设计点,建立甲醇合成塔、燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机的变工况模型;分析甲醇和电力负荷调节的方法;对工作条件和负荷的改变对单元特性的影响、负荷调节能力及其制约因素进行洋细分析.     

单压过热蒸汽余热锅炉变工况解析解

主要符号说明符号：Cp比热DT温差F换热面积G工质流量H比焓值K换热系数L汽化潜热Q换热量Re余热回收率T温度Tg1烟气在蒸发器出口处的温度保热系数下标：a接近点e出口参数E省煤器g烟气d进口参数p节点B蒸汽V蒸发器B水0设计工况参数1序言余热锅炉是动力装置中余热回收的主要设备,由于余热锅炉的烟气侧热源变动大,因此在热力系统分析时,经常要对余热锅炉的各种工况的性能作出预报。余热锅炉变工况计算方法很多,但公开发表的文献较少。其中基于已知余热锅炉各部件详细尺寸,用类似于锅炉校核计算的方法进行变工况计算是比较精确的方法l…     

环境温度对燃气轮机功热并供装置及联合循环变工况性能的影响

采用动力机械变工况性能解析分析方法,研究了大气温度变化对燃气轮机功热并供和联合循环装置性能影响．指出燃气轮机在带有余热利用的条件下,大气温度的影响明显减弱,并对不同燃气轮机设计参数和蒸汽设计参数影响做了分析比较。     

神经网络的非设计点损失落后角模型在流场诊断中的应用

１前言流场诊断技术是利用部分实测结果并配以若干简化数值计算软件,判断并得出尽可能多的流场信息的一门综合技术［１］、对于多级轴流压气机,由少数易于测量的部位的流场参数,例如进出口全部参数及部分外端壁静压值,推算出其它部位流场参数,是流场诊断技术的典型示例。当压气机远离设计点工作时,其流场中存在着严重的粘性效应,即分离和旋涡,较为通用的损失与落后角模型迄今尚未见到。本文利用神经网络的映射特性来重新关联实验数据,获得了新的基于神经网络的非设计点损失与落后角模型,将流场诊断技术推广到了压气机非设计点。流…     

超音速喷嘴叶栅造型设计及数值分析

分析了超音速喷嘴内部的流动机理并研究了超音速喷嘴的设计方法,对某液体火箭发动机用氢涡轮超音速喷嘴叶栅进行了改型设计。设计采用尖边喉部和光滑过渡喉部两种方法,其中光滑过渡喉部喷嘴型线设计采用具有局部修改能力的三次非均匀B样条曲线。对超音速喷嘴叶栅复杂内流的全三维数值模拟结果表明:改型叶栅流动性能明显改善,效率提高,光滑过渡喉部喷嘴性能优于尖边喉部喷嘴。     

IGCC中燃气轮机全工况网络特性

本文基于对ＩＧＣＣ系统的全面分析研究,归纳总结了导致燃气轮机工况变化的主要原因;应用双开口变量（整体空分系数（Ｘａｓ）和氮气回注系数（Ｘｇｎ））和折合系统效率的概念,建立了ＩＧＣＣ中燃气轮机全工况特性简化模型;并通过大量定量计算,得出不同Ｘａｓ和Ｘｇｎ组合条件下,ＩＧＣＣ中燃气轮机全工况网络特性,为确定系统变工况最佳调节规律提供全面信息。     

非设计工况下1＋1／2对转涡轮性能研究

为了研究和改善1 1/2对转涡轮性能,本文对1 1/2对转涡轮两种转速下不同落压比共16种工况进行了数值研究,并与实验结果进行了对照.结果表明近设计工况下计算结果和实验值吻合较好.1 1/2对转涡轮出口背压对高压转子性能影响较小,对低压转子性能影响较大,这导致变工况下1 1/2对转涡轮高低压轴出功比变化较大.通过对某典型非设计工况和设计工况下的流场结构的分析发现非设计工况下1 1/2对转涡轮高压动叶中发生了明显的流动分离.高低压动叶不能很好地匹配,需要采取合理的流动控制措施去改善已有1 1/2对转涡轮的变工况性能.     

非设计工况下低比速泵叶轮内不稳定流动和湍流度试验

采用两维激光流速仪，在非设计工况下对三种泵叶轮不稳定流动和湍流度进行了测试，结果表明：叶轮内不稳定流动和湍流度受旋转和曲率及入流状态的综合影响，呈十分复杂的空间分布，偏离设计点时湍流强度和流动脉动与叶轮内流场相互关联，相对于设计工况都更要高些。     

冷却透平变工况性能预测

冷却透平变工况性能预测葛满初，齐宗敏，徐进（中国科学院工程热物理研究所北京１０００８０）黄忠湖，胡松岩（航空航天部六零六所沈阳１１００１５）关键词变几何透平，冷却气流，变工况１基本理论基本控制方程相对运动坐标系下基本数学模型为：连续方程力学方程能量方...