涡轮气冷技术研究进展

提高涡轮前进口温度是提升涡轮总体性能的有效方法,而叶片材料成为制约高性能涡轮发展的瓶颈。气冷技术可以满足现有叶片材料在更高温度环境中工作的需求。因此,研究冷气喷射技术的特性和规律,对于高性能涡轮的发展具有重要意义。本文重点介绍了近年国内外涡轮气冷技术的研究现状,提出研究过程中存在的问题,为后续的研究工作提供参考。     

民用航空涡扇发动机涡轮叶尖间隙控制技术综述

由于涡轮机匣和转子变形的不协调,需要对涡轮进行叶尖间隙控制,通过此技术可降低耗油率0.8%以上。本文针对民用航空发动机的涡轮叶尖间隙控制技术进行了介绍,包括其原理、分类、研究和应用现状以及发展趋势。重点介绍热力式涡轮叶尖间隙控制的研究和应用现状。结论认为,应在民用航空发动机研制中大力进行叶尖间隙控制技术的研究。     

航空发动机涡轮叶片冷却技术综述

本文综述了当前航空发动机涡轮叶片冷却技术的研究情况,着重介绍了气膜冷却、涡轮叶片内流冷却技术和气膜孔流量系数的研究进展,指出了内流冷却和外部气膜冷却相互影响,在冷却结构设计中应予以考虑。     

旋转气冷涡轮流场的数值模拟

应用数值计算的方法,对采用气膜冷却的涡轮叶片在静止和旋转状态下的流场进行数值模拟,研究涡轮叶片在静止和旋转状态下冷却射流和主流的掺混流场结构.结果表明:涡轮叶片压力面极限流线在静止和旋转两种工况下的区别比较明显.旋转使得马蹄涡的尺度有所加强.压力面和吸力面侧都存在明显的反向涡对结构;在吸力面,反向涡对的对称性比压力面的好;反向涡对随着下游距离的增大逐渐减弱,同时旋转使得掺混流场的轨迹有向叶片径向偏转的趋势.旋转工况下涡轮压力面侧反向涡对的衰减速度和程度变化明显,吸力面侧涡对的涡心位置更靠近叶片壁面,涡的影响区域也较小.     

气冷涡轮级气热耦合非定常数值模拟

采用三维非定常气热耦合模拟的数值方法,对具有冷却结构的单级涡轮进行非定常流动和冷却性能进行研究,通过对非定常流场和固体温度场的分析来探讨冷气对叶片排内流场和固体温度场的影响,指出在非定常状态下,不同的动、静叶相对位置对应不同的气膜出流情况。上游周期性不稳定尾流会造成下游动叶片主流掺入气膜保护层,会造成气膜冷却效率降低。尾迹对叶片前缘的撞击引起瞬间的冲角增大,叶片气动负荷以及温度分布存在一定程度的波动,吸力面前缘受到的干扰更为明显。     

大型燃气涡轮叶片冷却技术

近年来,随着大型燃气轮机性能的不断提高,为进一步减少有效气体的消耗,提出了汽雾两相流冷却方案,即涡轮叶片由空气冷却逐渐转向空气和蒸汽双工质冷却,现已日益成为研究的热点.大量研究表明,汽雾冷却具有冷却快、冷效高、流阻小和结构简单等优点,将在下一代高性能燃气轮机的涡轮叶片冷却中发挥重要作用.通过对带冲击气膜结构冷却的数值模拟,平均冷却效率明显提高,且低温区明显延长.     

气冷涡轮效率定义方法探讨

针对气冷涡轮效率定义方法进行了研究,首先介绍了几种常用的气冷涡轮效率定义,即气动热力学效率和涡轮级效率,并对这几种气冷涡轮效率定义进行了比较分析,最后以某一双级高压涡轮为例,分析了不同气冷涡轮效率定义方法对计算结果的影响。     

涡轮增压技术提高发动机功率输出

本文介绍了Holset公司研究的设计制造可变几何形状涡轮增压器的新技术。     

涡轮叶片冷却数值模拟进展

本文概括总结了近年涡轮叶片冷却数值模拟的研究成果：对通道内部对流，总结了哥氏力和浮升力对Nu数和温度分布规律的影响；对于气膜冷却，总结了不同紊流模型情况下，叶片表面的Nu数分布以及各种紊流模型在模拟流动和换热方面的优劣；对于冲击冷却，总结了冲击各种表面情况下，滞止和平均Nu数分布规律和冷却效率对冲击距离设计的影响。了解了涡轮空冷叶片的数值模拟的现状，为今后空冷叶片的数值模拟提供一定的指导。     

冷却空气对燃气轮机性能影响的计算分析

冷却空气量是影响燃气轮机性能的关键因素,透平冷却技术研究的重点方向是以最少的冷却空气量来达到最好的冷却效果,才能使燃气轮机性能达到先进水平.对市场上具有代表性的某些型号的燃气轮机冷却空气量进行了推算,并对300 MW等级燃气轮机在不同透平初温、不同冷却空气量下的性能进行了计算,对透平初温、冷却空气量对机组循环性能的影响进行了定性分析.     

STC现役空冷汽轮机的研发及技术特点

着重介绍了上海汽轮机有限公司在空冷领域开发的大功率汽轮机组的结构特点,并在此基础上,适当分析了空冷对汽轮机本体结构的影响,以及在汽轮机设计时所采取的一些措施。     

带有冷气掺混的三级透平气动性能数值研究

借助NUMECA数值仿真软件,以某型燃气轮机的三级透平作为计算模型,对其在冷却气体掺混前后的流场进行了数值模拟。考虑到工质物性的影响,采用了变比热高温燃气作为计算工质。同时,针对燃气轮机透平进口的变工况问题,选取不同的透平进口总压值进行数值计算。结果表明,冷却气体的加入使得级损失增大,每列叶片流道出口速度或相对速度减小,下游叶片进口气流角减小;在三级透平冷气掺混时改变进口总压值,每列叶片流道的进口气流角几乎不变,除第三级动叶的激波损失与尾迹损失增大外,其余叶片流道的能量损失变化不明显。     

涡轮冷却空气增压装置的数值研究

为研究预旋喷嘴与旋转涡轮盘之间的匹配关系,对涡轮冷却空气增压装置进行研究,分析了冷气预旋对冷却性能的影响。得出以下结论:采用预旋喷嘴后,能够有效降低冷气的出口静温,改善冷气的冷却能力;随着冷气预旋角度的增大,预旋域的冷气出口温度不断降低,预旋角度超出65°后,冷气温度略微升高,但仍低于未预旋方案的冷气出口温度;预旋会使得旋转域的流阻损失增大,但能够降低静止域二次流,从而减小静止域流阻损失,减小的静止域流阻损失是降低预旋冷气出口温度的因素之一。     

积极研究推广直接空冷机组

考虑到我国能源现况是我国三北地区富有煤炭资源,但又是严重的贫水地区,提出火电厂宜采用空冷机组;分析不同空冷系统的组成、工作原理及其运行特性,对北方大容量汽轮机组提出采用直接空冷系统的建议;并研究直接空冷汽轮机及其电站设计与安全经济运行的有关问题,例如:保证额定出力的真空,防止热风回流和多个空冷凝汽器组的经济运行等问题。     

透平冷却空气量计算方法综述

燃气轮机效率提高的主要途径是提高透平进口温度。随着透平进口温度的不断提高,对冷却空气量的需求也逐渐增多,为保证透平安全可靠运行,透平冷却空气量的计算就显得尤为重要。本文对比了国内几篇文献中针对V94.3燃气轮机透平冷却空气量的估算方法,同时介绍了国内外其他研究人员利用流体网络法的研究成果。通过对比分析可知,采用叶片冷却模型以及从燃气轮机功率角度估测冷却空气量的方法适用于工程应用。流体网络法有严谨的理论支持,可针对空气系统具体部件进行计算分析。     

大型直接空冷汽轮机排汽装置研制及应用

阐述了为取代当前国内、外普遍采用的方变圆排汽接管,东方汽轮机厂研制的直接空冷汽轮机排汽装置,使之由单一功能变为多种功能,成为方变圆接管的换代产品。直接空冷汽轮机排汽装置通过采用新开发的新型支座、限位装置和凝结水在排汽装置内回热等创新技术,从而成为国内直接空冷汽轮机组的标准配置并得到广泛应用。     

600MW等级二缸空冷汽轮机长叶片开发

介绍了基于STC长叶片设计平台完成的600MW等级二排汽空冷汽轮机长叶片的设计开发,主要从气动和强度振动两方面阐述了末级叶片的设计要点和工作特性。结果表明,该末级叶片具有良好的振动特性和变工况特性,并对新的长叶片的设计开发有一定的指导意义。     

燃气轮机入口空气冷却系统的技术经济性能

符号说明P—发电出力Q—燃料输入热量T—大气环境温度W—燃气轮机年净增发电量price—能源价格TR—冷吨Cost—运行能耗成本下标amb—大气环境peak—峰电期间aver—平电期间fuel—燃料saving—年所节省的1前言燃气轮机作为一种启动迅速、易于实现能源梯级利用及污染排放相对较少