预旋角对径流涡轮背盘射流冷却的影响

采用背盘射流冷却技术对径流式涡轮机热负荷较大的区域进行冷却.采用气热耦合的方法,研究了该冷却技术在预旋角为60°～120°内对背盘冷却特性的影响.结果 表明:背盘射流冷却可以大幅提高径流涡轮背盘的冷却效率;预旋角为60°时背盘冷却效果最好,随着预旋角的增加,背盘冷却效果变差;相同径向位置时,冷却系数在0.01～0.02...     

微型燃气轮机涡轮背盘冲击冷却特性研究

受可靠性和成本制约,微型燃气轮机冷却技术的发展和应用一直较为缓慢,已成为其进一步提升热效率的主要瓶颈。针对此问题,提出了一种简单可靠的径流涡轮新型冷却技术-背盘冲击冷却,使用气热耦合的方法对该冷却技术的冷却特性进行了仿真研究。结果表明:背盘冲击冷却可以大幅降低径流涡轮背盘的温度。当冷却气体流量为主流的2%时,冷却流体温度从473.0降到323.0 K,背盘平均温度降低了143.0～202.0 K;当冷却温度为323.0 K时,冷却气体消耗量从主流质量流量的1%增加到4%时,背盘平均温度降低150.0～252.0 K。冷却流体流入主流后会对其产生一定的影响,每增加1%的冷却流量,涡轮机效率下降约1%。     

径流式涡轮性能研究的进展

涡轮特性对涡轮增压器性能具有重要的影响,本文对涡轮特性的研究方法进行了简要的回顾.根据国内外学者对涡轮效率和涡轮流量特性的研究现状,总结了涡轮效率和流量特性的各种试验测量和数值计算方法,并简要分析了这些方法获得的涡轮性能参数的准确性,同时对这些方法各自的优缺点进行了对比.为涡轮增压器生产厂家获得涡轮特性提供参考.最后论文总结了涡轮性能研究方法的特点.     

径流式涡轮性能研究的进展

涡轮特性对涡轮增压器性能具有重要的影响,本文对涡轮特性的研究方法进行了简要的回顾。根据国内外学者对涡轮效率和涡轮流量特性的研究现状,总结了涡轮效率和流量特性的各种试验测量和数值计算方法,并简要分析了这些方法获得的涡轮性能参数的准确性,同时对这些方法各自的优缺点进行了对比。为涡轮增压器生产厂家获得涡轮特性提供参考。最后论文总结了涡轮性能研究方法的特点。     

传热对增压器径流涡轮叶片温度分布的影响

采用共轭传热计算方法,对某柴油发动机废气涡轮增压器径流涡轮流场进行了数值模拟,对比了叶轮在绝热和传热条件下温度分布的差别,研究了传热边界对叶轮温度分布的影响。结果表明,绝热条件下,叶片两侧的温度存在显著的温差,并且从叶轮进口到出口也有明显的温降;而传热条件下,相同叶高下的叶片表面温度分布近乎于一条直线,压力面和吸力面的温度几乎相同;在热平衡条件下,叶轮实体内的温度范围很小,不超过10 K,温度梯度较小表明由温差引起的热应力很小。     

双叉排孔脉动射流气膜冷却效率的实验与数值模拟研究

采用高精度红外热像仪测量了平板绝热气膜冷却效率,比较了双叉排孔和单排孔气膜冷却效率,分析了吹风比(M=0.65,1.0,1.5)和脉动频率(St=0,0.01,0.015,0.025)以及孔间作用对气膜冷却效率的影响,结合数值计算得到的瞬态流场和温度场分析了脉动射流气膜冷却下的流动传热机理.结果表明:在稳态射流工况下,单排孔的气膜冷却效率随着吹风比的增加而减小,双叉排孔的气膜冷却效率却随着吹风比的增加而增大;在脉动射流时,单排和双叉排孔的气膜冷却效率在低吹风比下低于稳态射流,在高吹风比下,脉动射流对气膜冷却效率的影响减小,且低频脉动射流气膜冷却效率略高于稳态射流.     

径流式涡轮增压器涡轮转子的摩擦焊

详细介绍了径流式涡轮增压器涡轮转子的摩擦焊工艺过程,并对摩擦焊后的试棒进行了拉伸、金相、硬度及冲击试验,试验结果证明了涡轮转子摩擦焊的可行性。     

高压涡轮进口边界条件设置对高压涡轮气热性能分析的影响

为研究上游压气机和燃烧室对高压涡轮性能的影响,本文采用RANS方法对燃气轮机核心机进行整机联合仿真,对带气膜冷却的高压涡轮气动性能及温度分布进行了分析,并与单一部件计算结果进行了对比。计算结果表明：涡轮部件计算参数分布均匀,核心机计算展示了非均匀的参数特征,且特征主要体现在温度上,随主流往后的发展变化也更加明显;在流动状况下相似的情况下,IGV的温度分布主要由入口温度边界条件决定。改变涡轮和冷气的物性,流动状况几乎不改变,对于马赫数影响在2%以内,温度差别集中于前缘及通道内近压力侧区域,差别可以达到6%以上,分布趋势不变。     

燃气流温度场不均匀性的影响

2005年6月号报道，由燃气流温度场不均匀性引起的热应力和腐蚀增加将导致燃气轮机叶片的加速破坏。 燃气轮机内的燃气流温度场通常具有径向和周向的不均匀性，与高压涡轮前的平均值比较，温度还可以提高约60～80℃。当在燃气不包含腐蚀性杂质的良好条件下，燃气温度的提高反映在第一级导向器中产生的热应力大小上。     

气膜孔几何结构对涡轮叶片气膜冷却影响的研究进展

综述了近年来涡轮叶片气膜孔几何结构对气膜冷却特性影响的研究成果,介绍了影响气膜冷却效果的因素.总结了气膜孔结构对叶片前缘、叶片端壁以及对平板气膜冷却影响的研究现状.阐述了气膜孔结构对气膜冷却传热特性的影响.最后指出进一步优化气膜孔结构,综合考虑气膜孔尺寸、长度、间隔、形状以及相对透平叶片取向对气膜冷却的影响和新型气膜孔的研究.将是今后工作的重点.     

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.     

Water and steam injection in micro gas turbine supplied by hydrogen enriched fuels: Numerical investigation and performance analysis

This paper investigates the energetic and environmental performance of micro gas turbine plant with two proposed concurrent improvements: the methane-based fuel enriched by hydrogen and the humidification of the plant cycle. The energetic and environmental benefits of both features are well-know, and the aim of this work is the analysis of their combined impact on the micro gas turbine operation. Despite enhancing fuel with H₂ involves significant advantages like greenhouse emission reduction and a better combustion in case of low LHV fuels, most of commercial micro gas turbine combustors are not able to burn fuels with high hydrogen content unless structurally modified. On the contrary, has been demonstrated that humidified gas turbines (i.e., gas turbines with water injection, humid air turbine (HAT) and steam injection gas turbine (STIG) cycles) improve the combustion stability as well as electric power delivered and plant efficiency. Hence, in order to investigate the feasibility of the concurrent two features, the first step of this work was the thermodynamic analysis of a micro gas turbine supplied by methane-based fuels enriched with H₂ up to 20%_vol, considering both dry and humidified cycles. Since a combustion anomaly was detected, i.e., flashback, in the CFD study on the combustion chamber, a steam injection in the combustor has been added in the plant layout with the aim of overcoming the anomaly, and its effect on the combustion process has been analyzed also raising the hydrogen content up to 30%_vol. The main outcome of this paper is the assessment of the feasibility of supplying the combustor of the proposed HGT-STIG micro gas turbine with a hydrogen enrichment up to 30%_vol, achieving a safe and regular combustion mainly owing to a steam injection mass flow equal up to 125% of fuel flow.     

广东地区电站燃气轮机进气冷却潜力的初步分析

分析了燃气轮机进气蒸发式冷却的热力学特点,由此导出燃气轮机进气冷却潜力的概念。结合广东典型地区气象特点,初步分析了广东地区电站燃气轮机进气实施蒸发冷却的潜力。     

西门子公司V94.3燃气轮机冷却空气信息推测

作为建立燃用低热值合成气的燃气轮机变工况模型的一个关键步骤,对西门子V94.3燃气轮机冷却空气参数及其分配进行了研究,试图从公开发表的燃气轮机功率、压比、排气温度、三亿透平初温等数据中推测出冷却空气量的分配规律。计算和推测所得到的冷却空气参数和分配规律与燃机净功率以及ISO温度基本吻合。     

大型燃气轮机透平冷却空气量估算

大型燃气轮机透平冷却空气量一般难以直接获得。本文从燃机总体物质与能量平衡的角度,结合透平一级静叶的冷却模型,给出了一种估算大型燃气轮机冷却空气量的方法,并对GE公司系列燃气轮机和西门子公司V94．3燃气轮机冷却空气量进行了估算。结果表明采用本文的方法估算的燃气轮机透平冷却空气量是合理的。     

Conjugate heat transfer investigation on the cooling performance of air cooled turbine blade with thermal barrier coating

A hot wind tunnel of annular cascade test rig is established for measuring temperature distribution on a real gas turbine blade surface with infrared camera. Besides, conjugate heat transfer numerical simulation is performed to obtain cooling efficiency distribution on both blade substrate surface and coating surface for comparison. The effect of thermal barrier coating on the overall cooling performance for blades is compared under varied mass flow rate of coolant, and spatial difference is also discussed. Results indicate that the cooling efficiency in the leading edge and trailing edge areas of the blade is the lowest. The cooling performance is not only influenced by the internal cooling structures layout inside the blade but also by the flow condition of the mainstream in the external cascade path. Thermal barrier effects of the coating vary at different regions of the blade surface, where higher internal cooling performance exists, more effective the thermal barrier will be, which means the thermal protection effect of coatings is remarkable in these regions. At the designed mass flow ratio condition, the cooling efficiency on the pressure side varies by 0.13 for the coating surface and substrate surface, while this value is 0.09 on the suction side.     

从第二定律看热电冷联供系统的能耗

试图从热力学第二定律的角度揭示热电冷联供系统的能源利用状况。首先分析了热电冷系统的Yong效率和当量制冷Yong效率,然后给出该系统的Yong流,并简要指出提高能源利用率的主要途径。     

具有新型双层壁结构的透平叶片流热耦合研究

多通道壁面射流冷却结构是一种新型的燃气透平动叶内部冷却结构,具有消耗冷气少、压力损失小等优点.本文构建了简化的壁面射流冷却叶片与GE-E3冷却结构叶片模型,采用流热耦合方法对比研究了其流动与换热特性.结果表明,壁面射流冷却通道内的狭小空间抑制了横流的产生,冷气在冷却通道中形成了流向涡;前缘冷气流道中的大量冷气流经吸力侧冷却区,并从出口压力更小、面积更大的尾缘排出,使得前缘气膜孔出流的冷气流量和动量较小,冷气在叶片外表面的气膜覆盖特性更好;离心力的影响导致前缘冷气流道中叶根处的压力较低,叶根附近的气膜孔出现燃气主流入侵现象.相比于GE-E3叶片,壁面射流冷却叶片的前缘温度和温度梯度都较小,因此多通道壁面射流冷却在前缘具有更优异的冷却特性.     

燃气轮机轮盘预旋冲击冷却特性研究

为提高冷却空气对涡轮轮盘的冷却效果,以某型燃气轮机低压涡轮为研究对象,提出了一种带有预旋冲击的轮盘冷却结构.当冷却空气流过该结构时,冷却空气的流动方向发生改变,提高了轮盘的换热效果,降低轮盘温度进而提高了轮盘强度储备.使用CFX有限元计算软件,对该冷却结构和轮盘进行了气-热-固耦合计算,结果表明:带有预旋冲击的冷却结构...