基于Modelica语言的燃气涡轮建模及应用

为了对燃气涡轮的性能进行更好的仿真研究，利用模块化建模的方法，并根据质量和能量守恒的原理，把燃气涡轮分为流动模块和容积模块两部分。其中．容积模块看作是质量和能量的集聚，流动模块看作是质量和能量的流动。采用新型的、面向对象的仿真软件Modelica编制了燃气涡轮的仿真模型，建立了可扩展的燃气涡轮程序库，并利用该程序库与其它模型库结合，搭建了单轴燃气涡轮发动机模型，得到了合理的仿真结果，验证了该方法可行及推广应用价值。图11参8     

工质加湿后简单燃气涡轮循环的动态响应

在传统燃气轮机循环的动态仿真研究中，对涡轮部件的处理一般都采用涡轮特性图或曲线的方法来完成；但如果进入涡轮的工质发生变化，由纯燃气变成高温高压高湿的燃气，那么涡轮特性图或曲线在无法获得的情况下要建立湿工质循环的动态仿真模型，对涡轮部件需作特殊处理。本文根据涡轮的工作原理建立了基于逐级计算的涡轮部件性能仿真模块：利用此涡轮模块，搭建完成了发电用简单燃气轮机循环动态仿真模型，同时燃烧室考虑注湿，计算在不同注湿情况下涡轮部件的性能变化以及整个循环的动态响应过程。     

采用Modelica和Dymola的燃气涡轮的变比热仿真计算模型

结合模块化建模的方式，引入容积效应，推导了燃气涡轮变比热计算的数学模型。此外，还采用新型面向对象的仿真语言Modelica，建立可扩展的燃气涡轮仿真库；同时在Dymola平台上，利用仿真库和其它程序库，搭建单轴燃气涡轮发动机模型，对燃气涡轮动态过程进行变比热计算。与软件Gasturb和定比热计算结果对比，证明变比热计算的合理性和有效性，验证了该仿真方法的可行性，表明该方法有推广应用的价值。     

带有超高负荷高压级的1+1/2对转涡轮低压涡轮的设计与分析

开展了带有超高负荷高压级的1 +1/2对转涡轮低压级设计与研究.首先对该超高负荷涡轮进行特性分析,提出了1 +1/2对转涡轮低压涡轮的设计目标,并进行了低压涡轮的详细设计与分析.研究结果表明,所设计的1+ 1/2对转涡轮低压级基本达到设计要求;1+1/2对转涡轮出口背压的变化,对低压级流场产生直接显著的影响,但对高压级流场的影响较弱.     

柴油机涡轮增压系统

柴油机涡轮增压系统Ｊｏｈａｎ，Ｓｃｈｉｅｍａｎ１涡轮增压系统ＡＢＢ涡轮增压器适用于５０ｋｗ及以上的柴油机。废气驱动增压器涡轮，从而带动与涡轮装在同一轴上的压气机，其压缩空气通过空冷器进入柴油机扫气箱。连接柴油机气缸和增压器燃气进口之间的排气管装置定义...     

基于Dymola/Mbdelica的航空燃气涡轮访真研究

设计开发新的航空发动机是一项复杂耗时的工程．而计算机仿真是一种有效的解决办法，因此开发比较通用的仿真模型已成为一种发展趋势。本文利用模块化建模的方法．把航空燃气涡轮分为流动模块和容积模块两部分．并采用新型仿真软件Dymola／Modelica编制了相关仿真程序库。该模型库具有层次化的结构，以及可扩展、标准化的特点。以涡轮为例建立了可扩展的航空燃气涡轮程序库，并利用该程序库与其它模型库结合．搭建了一个带开关磁阻电机的混合排气航空发动机模型，得到了合理的仿真结果．验证了该方法的可行性及推广应用价值。     

涡轮叶片三维气动分析方法研究

精确的涡轮叶片气动性能计算是对其进行设计优化的重要基础。基于PRO/E软件建立了某涡轮流场叶片三维参数化实体模型,采用SST(shear stress transport)湍流模型对建立的涡轮流场叶片进行了三维气动分析,得到了流场及叶片表面的温度、压力、流速以及能量损失等气动参数分布,并对它们的变化规律进行了分析;基于叶片气动效率计算公式,给出了叶片平均气动效率的计算方法并分析了叶片气动效率沿叶高的变化规律,为涡轮叶片的气动设计优化奠定了较好的基础。     

动力涡轮叶轮流场分析

为了研究动力涡轮关键部件的流场,借助GT-Power一维模型获取的概括性数据作为建模的边界条件,建立了动力涡轮关键部位的模型,划分网格,利用CFX分析得出子午面,叶片不同叶高,气动载荷,熵分布分析的云图与分析结果,分析了流场内气流分离和尾流现象的产生机理,有助于改进动力涡轮整体气动造型和局部气动造型,为动力涡轮的改进和优化提供了理论依据。     

基于CFX仿真的某型增压器涡轮规格化分析

针对增压器匹配柴油机选型困难的问题，以某A型混流涡轮增压器为研究对象，运用 CFX 仿真软件对不同子午线高度、不同喷嘴环喉口面积的涡轮流量和效率进行仿真分析。分析结果表明：当涡轮流量改变量较小时，可采用改变喷嘴环喉口面积的方式，涡轮流量与喷嘴环喉口面积成正比；当涡轮流量改变量较大时，可采用改变涡轮子午线高度的方式，涡轮流量随子午线高度降低而减小。研究成果可为增压器配机选型及系列化设计提供参考，具有一定的工程应用价值。     

可变桨距水平轴风力涡轮混合型流场算法与性能研究

利用雷诺平均Navier—Stokes方程，采用高数值稳定性的代数Baldwin—Lomax湍流模型，模拟可变桨距水平轴风力涡轮在给定工况下全三维混合型流场，比较了计算结果与风洞试验结果，探讨了桨叶载荷分布原因，分析了风力涡轮流场主要气动特性，指出了提高风力涡轮气动性能优化方向。     

微型燃气轮机向心透平的设计和研究

在研究微型燃气轮机向心透平结构特点和工作原理的基础上,建立了向心透平设计计算的数学模型.利用计算机辅助设计技术完成向心透平的热力计算和通流部分的结构设计,应用参数化设计思想和三维建模技术实现其变参数时的快速实体建模,应用有限元分析方法进行叶轮的结构分析和优化,基于虚拟操作平台实现其装配顺序规划、碰撞检测和装配仿真.     

某双级跨音速燃气透平全三元粘性流场的数值分析

求解了某双级跨音速燃气透平的全三元粘性湍流流场,计算结果表明用基于有限体积法的数值模拟方法求解多级跨音速透平粘性含激波流场结果合理,数值计算具有较高的效率。在分析了各排叶片叶型的主要气动特性基础上,认为该透平总体承载能力比较合理。     

船用燃气轮机动力涡轮可调导叶级的流场结构

基于耦合求解可压缩Favre平均Navier-Stokes方程及Menter的Baseline（BSL）双方程湍流模型．本文对一个考虑可调导叶设计的船用燃气轮机变几何动力涡轮进行了全流场的三维粘性数值模拟。计算结果表明,采用可调导叶技术,涡轮各级热力反动度发生了明显变化;可调导叶级的流动特性变化更显著影响变几何动力涡轮的气动性能;选取具有良好冲角适应性和跨音速性能的可调导叶是船用燃气轮机变几何动力涡轮气动设计的一个关键技术。由此,根据数值计算结果．重点分析可调导叶级的气动特性及其流场结构。     

燃气轮机陆基试验台进气系统阻力模拟装置气动性能数值分析

为某型燃气轮机陆基试验台进气系统设计了一种由5个节流板组成的进气阻力模拟装置,用于模拟燃气轮机实船状态下的进气阻力。采用CFD数值模拟方法,分析该装置阻力模拟装置节流板不同偏转角度对燃气轮机进口空气流场及总压损失的影响,通过试验验证了数值模拟结果的准确性。数值结果表明：节流板顺时针持续偏转,下流底部回流区域逐渐扩大,下游主流流速分布较均匀,有利于燃气轮机运行;同时节流板偏转使得燃气轮机进口截面顶部区域低速区扩大,截面高速分布区域更加均匀。节流板逆时针偏转会增大燃气轮机进口截面不均匀度,且引起的总压损失要大于顺时针偏转,不利于燃气轮机运行。同时还通过试验验证了数值计算模型和相关分析的可靠性,为节流板的设计、安装提供了重要的理论依据。     

F级燃气轮机转子空气系统计算研究

根据传热学和流体动力学理论,对燃气轮机空气系统流体动力学的计算方法进行了研究。得到了燃气轮机空气系统相关参数的计算模型。该方法易于理解,与模拟结果符合较好,计算精度满足实际工程分析需要。     

含沙河流中混流式水轮机全流道三维性能预测

通过对水轮机过流部件内部流动模拟计算,获得了输送含沙两相介质时水轮机过流部件流动不同的规律,分析了水轮机过流部件内部流场的两相流流动机理,并探讨了运行于两相流体(含沙水流)环境下的舍沙水流水轮机过流部件的性能及水力损失.     

某型两级涡轮流场数值模拟

应用三维粘性流计算程序对某型两级涡轮进行了数值模拟,该程序采用具有TVD性质的三阶精度Godunov格式,湍流模型为B-L代数模型。计算中考虑了变比热的影响。结果分析表明,由于该涡轮是采用考虑损失的S2流面及单列粘性流计算设计的,没能很好地反映气流角的匹配问题,因此在第二级静叶中存在较大的正攻角,这使得第二级静叶采用后部加载叶型的作用不大,没有达到减少二次流损失的目的,因此,在气动设计中进行多级粘性流的匹配计算是必要的。     

全冠与部分冠轴流涡轮流动的数值模拟

采用数值模拟方法对某1.5级轴流带冠涡轮的流场进行了研究,分析了全冠、部分冠以及改进的部分冠密封的流场及总体参数。研究结果表明,相对于全冠密封,未改进的部分冠密封降低了涡轮的效率,而改进的部分冠使效率提高到与全冠基本相等。由于叶冠容腔泄漏流周向速度与主流速度不同,导致90%以上叶展出口气流角小于主流的出口气流角,与未改部分冠相比,改进的部分冠减小了这种气流角差别和掺混损失。未改部分冠前部存在压力面向吸力面的横向流动,这种流动造成很大的损失,而改进的部分冠密封减弱了这种横向流动。     

燃气轮机燃烧室流场数值计算研究及分析

对燃气轮机逆流式环形燃烧室,热态三维流场的数值模拟问题进行了研究,建立了三维计算模型,生成了数值计算网格。数值模拟研究表明,改变燃烧室的几个结构参数,可以得到更加合理的流场。通过对关键截面的流动分析,可以判断燃烧室设计的合理性,为进一步优化燃烧室结构设计、改善流场奠定了基础。     

舰载燃气轮机间冷器内部流动的三维数值模拟

板翅式换热器是舰载燃气轮机首选换热器形式。针对平直型翅片的矩形通道的结构特点,建立了流动换热分析的耦合计算模型,采用计算流体动力学（CFD）方法对间冷器的通道流场进行了数值模拟。给出并分析了计算区域内多个截面的温度、压力、速度、局部传热系数等参数的分布图形和变化趋势,并考察了不同工况下间冷器的工作能力。