摘要：为了能够开发一种简单有效的亚声速可压缩流场叶片边界层速度测量方法,从而为叶型设计和相关数值研究工作提供支撑,本文围绕热线风速测量技术,针对可压缩流场密度变化对热线标定结果的影响,以及实际测量中速度、密度耦合而无法直接获取的问题,通过理论分析,提出了适用于边界层测量的恒定压力热线标定方法和引入叶表稳态静压进行速度解耦的方法,并对所提出方法的主要误差进行了分析评估。在此基础上进行了热线标定和边界层速度测量试验验证,明确了恒定压力热线标定数学模型系数随压力的线性变化规律,同时针对温度非线性影响提出了一种基于过热比调整的修正方法,该方法能够将约13℃的温度偏差对热线电压的影响降低到1%以内,进一步简化了恒定压力热线标定流程,结合基于叶表稳态静压的速度解耦方法,为亚声速可压缩流场叶片边界层瞬态速度测量提供了一种简单可行的高频响测速方法。

摘要：在部分负荷工况下,采用余热锅炉排气再循环与压气机进口导叶调节联合应用(EGR-IGVC)策略,可有效改善燃气轮机联合循环性能.但此策略若配合联合循环电站部分负荷工况中燃气轮机常采用的等T3(透平入口温度)-T4m(透平排气温度最大允许值)温控方案,在较低负荷下会造成较大的底循环㶲损失,底循环做功能力下降明显.提出了一种更适用于EGR-IGVC策略的等T3-T4m-T4d(透平排气温度设计值)温控方案,以PG9351FA型燃气轮机联合循环为研究对象,采用能量与㶲分析方法,对比研究了 EGR-IGVC策略配合两种温控方案时的联合循环部分负荷性能.研究结果表明,当环境温度为15 ℃,部分负荷率在80％负荷以上时,EGR-IGVC策略配合等T3-T4m方案效果仍为最佳;在30％～80％负荷时,与配合等T3-T4m方案相比,EGR-IGVC策略配合等T3-T4m-T4d方案可使燃气轮机效率提高0.15～0.47个百分点,余热锅炉㶲损失减少0.51％(2.15 MW)以上.研究亦表明,当环境温度在0～40 ℃间变化时,采用等T3-T4m-T4d方案总能获得更高的联合循环效率,且随环境温度上升,部分负荷效率增幅更为明显.

摘要：本文基于相移干涉测量法高空间、时间分辨率定量可视化测量了近临界流体瞬态热对流边界层温度场。实验选取了两种具有不同临界距离的工况点,使用相移干涉测量方法获得了时间连续的全场相位信息,经过一系列处理后得到了高时间、空间分辨率的温度场可视化图像。研究获得了超临界传热过程中流体区域的全局温度场,定量分析了拟临界线附近不同工况点之间传热特征。

摘要：为探究高负荷对转压气机动叶形变对气动性能的影响,采用热流固耦合计算方法分析了离心、气动及热载荷作用下的叶片形变规律,探索了形变下低压转子及对转压气机的气动性能变化机理,并进一步开展了冷热态叶型变换方法研究。结果表明:在总载荷作用下,低压转子和高压转子叶片前缘分别向吸力面和压力面方向形变,导致低压转子工作点向失速边界移动,对转压气机堵塞流量降低,峰值效率下降。通过采用基于虚功原理的逆向求解计算,可以在无需变形量反向插值和迭代修正下得到动叶的冷态叶型,进而实现设计的气动性能。

摘要：本文针对高温叶栅试验台的红外测温需求,设计了测温探头的防护结构,在尽量不干扰主流的前提下实现对测温探头的热防护与污染防护。通过CFD计算,分析了该结构设计的合理性。对冷却空气入口总压的影响进行分析,发现入口总压过小,会造成探头的高温烧蚀,总压过大,则会对主流产生较大干扰。最后对冷却水入口流速进行分析,结果表明,探头的冷却效果随流速增大而增强,当流速大于2 m/s时,冷却效果基本不随流速变化而变化。

摘要：针对一台低速轴流压气机搭建了叶片与机匣处理一体化优化设计平台,基于自由变形技术关联设计参数与工程参数,实现多目标优化.综合考虑效率和裕度指标,在峰值效率不降的情况下获得了7.21%的裕度拓宽量.针对最优方案,分析了叶顶堵塞及损失分布,探讨了叶片与机匣处理一体化优化设计的扩稳机理.研究发现:叶片弯掠和机匣处理组合作用下,最大堵塞位置由24.7%叶顶轴向弦长后移至33.6%叶顶轴向弦长,最大损失位置由21.4%叶顶轴向弦长后移至30.6%叶顶轴向弦长,叶顶泄漏涡的抑制和低能堵塞区的消除是一体化优化设计扩稳的主要原因.

摘要：浮式风电缩比实验一般采用传统的推力系数相似理论进行模型设计。模型机组可再现原型机组平均推力,但功率性能偏低,且动态气动相似性难以保证。本文提出一种基于最优叶尖速比映射关系的新型动态气动相似理论,并以NREL5-MW为原型机组,分别设计了传统理论和新理论下的两款模型机组。与传统模型机组相比,新模型机组除了满足推力系数相似,功率系数也可通过增加某常数与原型机组近似。纵荡-纵摇组合运动下的计算结果表明:相同的叶尖速比变化下,新模型机组的动态推力、动态功率及其系数与原型机组的相似性明显优于传统模型机组。本工作适用于风洞实验研究,可在一定程度上解决水池实验中模型机组气动性能不够准确的问题。

摘要：为提高轴流压气机叶型优化设计水平,提出了一种基于吸力面叠加厚度分布的参数化造型方法,结合基于Kriging代理模型与差分进化的代理优化方法开发了一套优化设计平台,并将吸力面控制参数作为优化变量,对某跨声与超声叶型进行性能优化。结果表明:基于吸力面叠加厚度分布的叶片造型方法能对叶型进行较好的表达,并成功应用在优化设计平台中。跨声、超声优化叶型在设计点损失分别降低了10.66%与7.4%。分析表明:跨声优化叶型的主要特征是吸力面型线前缘附近型线弯度降低,使得激波强度降低,激波损失与边界层损失降低,同时中后部位置处的负荷增大,扩张通道扩压能力增强;超声叶型优化由于边界层影响更显著,因此还需要更多考虑吸力面扩张通道区域型线;叶型喉部位置与喉部宽度会影响堵塞冲角的变化。

摘要：NH_(3)作为氢能载体,可实现氢能远距离输运。针对NH_(3)燃烧的反应性低、稳定性差、高燃料型NO_(x)排放问题,设计旋流燃烧器和空气分级燃烧室,实验研究功率为5~23 k W的NH_(3)、NH_(3)/CH_(4)扩散火焰NO_(x)排放特性。并采用化学反应器网络(CRN)进行化学动力学模拟,分析排放变化的原因。结果表明:5 kW、Ф_(pri)=1.05的条件下,NH_(3)火焰NO_(x)测量排放最低为114.4×10^(-6)@15%O_(2);随着功率升高,NO_(x)排放增加,且导致燃烧不充分、火焰延长,此时最佳Ф_(pri)提前、燃烧范围减少、NO_(x)进一步增加;本文的CRN更适合模拟预混燃烧的NO_(x)排放,而不是扩散燃烧;功率升高不会改变反应路径,但生成NO的基元反应速率的升高幅度略大于消耗NO的基元反应速率,从而导致NO排放升高.

摘要：为满足高效、高负荷、高可靠性大流量轴流涡轮的应用需求,涡轮叶片的长度和展弦比设计日益增大。相较于较短的叶片,长叶片沿径向的叶型以及气流参数分布的变化幅度更大,因此其设计要求更高。受涡轮负荷需求、环境条件等因素变化的影响,长叶片往往变工况运行,其级内三维流场结构复杂,各项性能恶化,容易导致叶片的安全性及使用寿命下降。为方便学者后续进一步研究长叶片级在变工况运行时的气动、传热与结构强度特点,探索拓宽长叶片级高效、稳定运行范围的方法,梳理了该领域近年来的研究成果。首先介绍长叶片的气动与结构设计特点,再分析与总结变工况时长叶片级的气动特性、传热与强度特性,并简述排气装置对末级长叶片内部流场的影响,最后分析目前仍存在的不足,展望轴流涡轮长叶片级在控制变工况不利影响方面与优化设计方面的未来发展趋势。