摘要：伴随着复合冷却技术的广泛应用,冷却透平中主流流动和传热过程的复杂耦合现象日趋显著,有必要在初步气动设计阶段充分考虑冷却对主流气动布局的影响。本文基于流网分析提出了适用于气热耦合通流方法的冷却模型,该模型可针对透平叶片进行快速流热分析,并结合主流气动参数计算结果预测掺混冷气流量分布及掺混损失分布。本文采用该冷却模型对C3X叶型进行了气热耦合通流分析,叶片表面温度分布计算值与实验结果符合良好,说明该冷却模型可应用于气热耦合通流方法,为透平初步气动设计及冷却设计提供一定的借鉴意义。

摘要：本文以正在建设的1.5级跨音压气机试验台所采用的压气机为研究对象,利用NUMECA软件计算了该压气机在不同转速下的特性曲线,并在设计转速下,对其内部流场进行了分析研究。研究表明:激波位置和强度随压气机运行工况的变化而变化;在近失速工况和堵塞工况时,压气机内部流动出现分离;在设计工况时,压气机内部流动状况良好。上述结论,可以为试验台建设中,探头位置的确定和激光测窗位置的选取等提供指导和帮助。此外,该算例作为一盲解,将来同实验结果对比后,可以用来检验和校准CFD程序,为国内F级燃机设计平台的建设打下良好的基础。

摘要：本文初步设计了超临界二氧化碳布雷顿循环的热力参数,输出功率在1.5 MW左右。同时本文对超临界二氧化碳热力系统核心部件向心透平进行设计,并进行了CFD数值模拟、变工况预测与计算,结果表明流量、效率等总体参数都达到设计目标,各气动参数计算值与设计值的趋势也保持一致,CFD计算结果与一维变工况预测结果基本符合。

摘要：本文针对某型柴油机,提出一双循环余热回收系统,其中高温循环采用水作为工质,回收柴油机高温排气余热,低温循环采用有机工质,相继回收低温主机冷却水余热及高温循环冷凝器的热负荷,高温循环和低温循环通过共用换热器结合。通过热力学分析,探讨了高温循环冷凝器热负荷对低温循环的影响,结果表明在不同条件下,共用换热器的节点温差会发生在不同的位置,从而导致低温循环不同的蒸发温度及其他热力参数。本文设计的双循环系统,最大净功率达到115.2 kW,可以将柴油机的功率提升11.6%。

摘要：以姊妹孔气膜冷却结构的偏转角度、倾斜角度和吹风比为因素,并以壁面平均气膜冷却效率为评价指标,应用田口方法设计了三因素五水平正交表,并结合数值计算对不同工况下的流场特征和冷却效率分布进行了分析。计算结果表明:高吹风比下姊妹孔冷却效率为常规圆柱孔冷却效率的165%~412.5%,正向10°偏转的姊妹孔冷却效率均大于负向10°偏转的姊妹孔冷却效率。参数化结果表明:吹风比为0.5、偏转角度为10°、倾斜角度为35°的结构表现出最佳冷却效果。

摘要：针对S2流面求解的通流计算方法与全三维黏性求解的计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法是叶轮机械气动设计与分析的主要技术手段。该文基于一套自主开发的流线曲率法通流计算程序,建立了适用于多级高负荷轴流压气机的通流与CFD一体化优化设计方法。该方法由通流与CFD一体化气动分析方法和基于改进智能优化算法的设计优化方法构成。研究将其应用于某跨音三级压气机中,对其中的跨音动叶边界层分离流动问题进行合理定位。针对第一级动叶(R_(1))与第三级动叶(R_(2))开展优化设计,分别获得了三级压气机效率提升0.1%和0.3%的优化设计方案。研究表明,该方法能够实现通流与CFD分析方法优势互补,同时把握气动布局设计与细节流场结构特征,从而高效定位压气机气动性能与流场结构问题及其与叶型设计或气动布局的关联,指导优化设计方向。

摘要：本文针对某三级高负荷轴流压气机开展数值研究,获得并分析其在设计工况下的总体气动性能以及各级性能的匹配特性。采用商业软件NUMECA作为CFD计算工具,并结合实验结果对数值方法进行验证。分析表明,网格无关性能够满足当前气动性能分析要求,设计转速与设计点性能计算结果与实验符合较好。第三级,特别是静叶,表现出较大的损失以及与堵塞和失速现象的强相关性。在设计点处,OGV出现严重的端区损失,混合面方法对动叶出口间隙损失计算影响显著。

摘要：跨音压气机是实现先进燃气轮机压气机高负荷要求的重要技术手段,在显著提高平均级压比的同时,引入了激波等复杂流动结构.本文针对某三级跨音轴流压气机开展数值研究,获得并分析其在设计转速和设计点条件下的气动性能和流场细节.结合试验数据对计算流体力学(CFD)计算结果的可靠性进行验证,并探讨网格参数等因素对计算结果的影响,进而获得在有限计算资源条件下准确度足够高的数值方案.其中,设计转速特性曲线与设计点径向分布定性、定量吻合良好,流量偏差小于1%,效率偏差小于1个百分点.本文详细总结各级动、静叶扩压能力、损失水平的变工况与径向分布规律,确定第三级动、静叶在设计点和变工况条件下均存在不同程度的流动问题,且与堵塞和失速现象的发生存在强相关性.结合具体流场结构分析,设计点处第三级动叶中间叶高出现波前马赫数峰值,进而出现激波诱导的边界层分离泡;第三级静叶具有较差的变工况性能,其叶根角区失速是定常雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)计算条件下该压气机的失速形式.

摘要：近年来轴流压气机非绝热效应逐渐得到学者们的关注,已有研究表明,采用冷却可以提高压气机整体性能。本文在跨音轴流压气机中针对壁面冷却机理进行探讨,并分别针对跨音转子Rotor 37以及某F级燃气轮机压气机首级模化1.5级实验台开展壁面冷却流动控制方法数值研究。在保证压气机相同进口流量时,在单排跨音转子Rotor 37动叶上游机匣处采用壁面冷却,能够有效减小当地音速及增大流速,从而增大叶顶区域激波前相对马赫数,进而增强激波,提高压气机在设计工况点的增压能力。进一步,在1.5级压气机中考察多排环境下壁面冷却作用,冷却分别应用于机匣及进口导叶上,研究结果表明,壁面冷却同样可以提高压气机气动性能。对比机匣冷却与进口导叶冷却两种方式,可知其机理不同,在跨音压气机中机匣冷却具有简便易行且效果显著的特点。

摘要：压气机存在繁多的激励源而无法避开所有的共振点,这就需要详细分析并揭示非定常时空演化规律,为预测并抑制危险共振工况的振动提供依据。本文采用数值方法计算某跨音速轴流压气机设计工况下前1.5级的流场。通过对定常、非定常结果的分析,确定各激励源并总结激励源对叶片非定常气动力的作用规律。研究发现设计工况下首级动叶的非定常力主要来自上游进口导叶和下游静叶的转静干涉效应,其中导叶的影响占主导地位,下游静叶主要影响尾缘部分。压力波动较大的位置与时均静压较大的位置相对应。