【摘 要】
：
为了研究燃气轮机透平内部流向压力梯度(Streamwise Pressure Gradient,SPG)对气膜冷却效果的影响.采用大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)方法研究了在密度比1.5,吹风比1.6,孔出口加速系数K=1×10-6条件下成型孔的冷却特性.通过实验对LES结果进行验证,比较零压梯度(Zero Pressure Gradient,ZPG)和顺压梯度(Fa-vorable Pressure Gradient,FPG)的雷诺时均模拟(Reynolds Average
【机 构】
：
清华大学能源与动力工程系,北京100084
论文部分内容阅读
为了研究燃气轮机透平内部流向压力梯度(Streamwise Pressure Gradient,SPG)对气膜冷却效果的影响.采用大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)方法研究了在密度比1.5,吹风比1.6,孔出口加速系数K=1×10-6条件下成型孔的冷却特性.通过实验对LES结果进行验证,比较零压梯度(Zero Pressure Gradient,ZPG)和顺压梯度(Fa-vorable Pressure Gradient,FPG)的雷诺时均模拟(Reynolds Average Navier-Stokes,RANS)结果,并分析LES得到的时均流场和瞬时流场.结果 表明:FPG促进发卡涡生成,促进主流和射流的掺混,抑制发卡涡抬升,对冷却有利.
其他文献
以某高速公路梁桥为对象,通过全桥动力非线性时程分析,对比了摩擦摆支座、板式支座和盆式支座的地震响应,探讨了摩擦摆支座对桥梁结构的减震性能。结果表明:相对于板式支座和盆式支座,摩擦摆支座的减震效果较好;设置摩擦摆支座能够大幅减小各活动墩支座的位移响应,极大程度上避免了主梁纵向碰撞和落梁等震害的发生;较板式支座和盆式支座,摩擦摆支座极大缓解了下部承受的地震力,可大幅度降低地震对桥梁下部结构的破坏,从而提高桥梁结构抗震能力。
为改善压气机叶栅内的分离流动,优化气动性能,以仿生凹凸前缘叶栅为研究对象,基于数值方法分析吸力面特殊流动形成的原因,研究零攻角工况下凹凸前缘叶栅的流动特性,并基于涡系变化和附面层结构的分析,总结了凹凸前缘叶栅的流动控制机理.研究结果表明:由于前缘压力梯度作用使凹凸前缘叶栅形成了特殊的流向涡对,在下游向两侧发展形成特殊的三维分离结构,挤压局部流管收缩,提高了流动附着性并重组附面层结构,降低了角区分离范围且避免了大尺度集中脱落涡的形成,改善了下游流动.探索了凹凸前缘叶栅的典型旋涡模型.基于对流动控制机理的理解
以Stage 35为研究对象,采用商业软件ANSYS CFX开展了进气总压畸变对压气机性能影响的数值模拟研究.在70％叶高处安装插板式畸变模拟器,改变插板位置,得到3种不同的进气总压畸变.计算结果表明:当插板与动叶的距离分别为42,32和22 cm时,压气机压比分别下降了3.45％、3.66％和4.51％;效率则依次降低了5.10％、5.12％和6.95％;稳定裕度降低了25％、26.11％和26.62％;总压畸变会显著影响压气机内部流动,改变动叶进气角,导致动叶尾缘分离区域增大,尾迹损失增大;进口总压畸
针对燃气轮机电站存在NOx超标排放的问题,建立精准的NOx预测模型是降低其排放的基础.提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)和长短期记忆神经网络(Long Short-term Memory,LSTM)组合模型的NOx排放预测方法.将NOx排放历史数据和燃气轮机燃烧的状态参数通过滑动窗口法构建成特征图格式输入到CNN中,利用其卷积层和池化层提取表征NOx动态变化的特征向量,并转化为时间序列格式输入到LSTM中进一步挖掘内部规律,从而实现NOx的排放预测
为了确定某燃气轮机涡轮盘的破裂转速,设计并开展了轮盘破裂转速试验得到了其真实破裂转速,并与多种数值预测方法预测的轮盘破裂转速进行对比.结果 表明:对于某型燃气轮机高温涡轮盘而言,最大应力法对破裂转速的预测精度最高,与试验转速相比,精度为0.9％,可以预测裂纹的起始开裂位置以及轮盘的破裂模式;极限应变法与残余变形法预测的破裂转速的精度相当,与试验转速相比,精度分别为4.8％和6.2％,由于有限元方法会同时计算应变和应力,因此建议优先选用应力准则预测;平均周向应力法计算相比较简便,计算时间短,但是精度较差,精
通过计算流体动力学(CFD)研究了燃气轮机二次空气系统中轴向旋转孔的进口圆角比、长径比、压比和进口气流冲角对轴向旋转孔流量系数Cd的影响.计算结果表明,当孔的进口圆角比r/d＜0.2时孔圆角的变化对流量系数影响显著,长径比、压比对进口有/无圆角的孔的流量系数影响规律不同,长径比越大时进口气流冲角对流量系数的影响越小,进口圆角比也会影响进口气流冲角对流量系数的影响规律.依据数值计算结果,对典型的旋转孔流量系数估算公式进行了修正,提高了经验公式的计算精度.
为研究射流液滴与空气双向耦合流动对压气机内部流场及其工作性能的影响,本文以NASA Stage 35为模型,基于相似理论得到高空高马赫下相似流场和压气机进出口条件,并对多工况下不同喷水量和液滴粒径下的射流冷却湿压缩过程进行分析.研究表明:射流预冷技术,可有效抑制压气机进气同比温升.液滴与空气双向耦合流动使得压气机内部流场发生变化,有效降低叶片载荷的同时,使动叶内的激波后移.在空气质量流量的0％～2％的射流范围内,随着喷雾粒径的增大,压气机压比先增大后减小;比耗功量随喷雾量的增多而减少.25 km高空3.5
为解决卡尔曼滤波算法难以实现燃气轮机多传感器故障诊断的难题,提出一种基于混合算法的燃气轮机多传感器故障诊断方法.首先,基于平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)算法构建了一组滤波器,每个滤波器对状态的最优估计被定义为故障检测因子用于传感器故障的特征提取;然后,利用基于密度的聚类算法对故障检测因子进行聚类以实现故障传感器的检测和隔离;最后,利用极大似然估计方法(MLE)方法实现故障传感器严重程度的估计.所提出的方法在GT25000三轴燃气轮机模拟机上进行了仿真验证,仿真结果表明:所提方法有效,多传感器故障诊断的
为了研究叶栅内部的流动特性,以及不同攻角下的角区分离模式,对压气机叶栅流场进行了分析.针对两种攻角条件下的平面叶栅模型,采用瞬态雷诺时均(URANS)以及大涡模拟(LES)湍流模型进行了数值模拟研究,并结合叶栅风洞实验验证了数值模拟结果的准确度.对比研究了0°攻角以及1O°攻角下的叶栅出口流场,叶栅、端壁表面极限流线,以及角区分离结构.研究结果表明:LES能够较好地对角区、尾迹损失进行预测,但URANS在大攻角下的模拟则与实验偏差较大;0°攻角下吸力面出现层流分离泡、转捩以及再附现象,而大攻角下吸力面前缘
为完成某型燃气轮机压气机新设计转子叶片高周疲劳储备分析,采用基于叶尖定时法的激光非接触测量方法对该级转子叶片进行了振动应力测试,并结合理论计算和转子叶片高周疲劳极限试验,获得每一只叶片的高周振动疲劳强度储备,创新性地一次性完成了某级压气机新设计转子叶片振动疲劳性能的全面评估.研究表明:理论计算得到的叶片1阶弯曲共振转速为4393 r/min,实测叶片在机组整个运行工况下的共振转速区间为4276～4435 r/min,叶片振动应力范围为54 ～ 123 MPa;试验实测得到的置信度满足95％及误差限度5％下