某氦气涡轮弯叶片设计方法研究

氦气涡轮高负荷、低展弦比的特点,导致端区损失占总损失的比例较高,尤其是动叶端区损失径向发展尺度较大,甚至会 主流流动。为优化某氦气涡轮气动性能和主流流动,采用数值模拟方法对动叶进行 弯曲设计研究,分别对比了正弯、反弯、反J型设计方法,研究结果表明：此氦气涡轮采用反J型设计效果最 佳,反弯 ,正弯最差。50%弯高、20°弯角的反J型设计为最佳设计点,不仅提高了涡轮级效率 ,优化了主 流流动,增强了做功能力,而且有更好的变工况特性,尤在流量为1.5kg ／s的低工况点,效率较原设计提 高2. 3个百分点。 关键词：氦气涡轮;弯叶片;通道涡;叶顶泄漏涡     

小型离心式压气机压缩氦气闭式循环的初步研究

介绍了小型离心式压气机闭式循环实验台的组成,并在此实验台上进行了压缩氦气和压缩空气闭式循环的实验,针对实验所得数据进行整理和理论分析,得到了压气机压缩氦气的特性线,并且利用压缩空气和压缩氦气的对比实验结果,初步分析了同一压气机压缩不同工质的相似现象。     

水平轴风力涡轮设计与性能预估方法的三维失速延迟模型—Ⅱ.模型改进

传统的水平轴风力涡轮设计与性能预估方法是基于经典的叶素理论以及二维风洞冀型气动数据,为有效地设计高性能的风力涡轮,必须对该方法不能处理的失速延迟现象进行修正。文献［1,2］通过三维积分边界层方程的求解,建立了初步的三维失速延迟模型,近期的理论研究和实际应用发现,该模型还存在不完善之处,在进一步研究失速延迟机理的基础上,结合大量的文献资料,运用最新的研究结果,提出了改进方法及新版本的三维失速延迟修正模型。通过与实测数据对比,表明改进模型具有更明确的物理意义及更加准确的水平轴风力涡轮设计和性能预估效果。     

闭式氦气轮机循环建模及循环特性优化分析

氦气闭式布雷顿循环可用作高温气冷堆热电转换装置,能够有效降低传统核电机组复杂程度,提升热电转换效率。为详细研究氦气闭式布雷顿循环特性,指导工程样机设计,基于Refprop提供的真实气体模型建立了简单、间冷、回热以及间冷-回热四种闭式布雷顿循环数学模型;然后通过对比分析方法,揭示了关键参数变化对循环特性的影响,重点阐述了间冷、回热对循环性能的作用机制。结果表明：1)回热器能够有效回收涡轮出口氦气热量,大幅提升循环热效率,并且能够降低系统达到最佳循环效率所需压比;2)间冷器虽然能够降低压缩系统功耗,但受间冷器流道内压损影响,需综合考虑系统复杂度、研制成本及循环性能等因素确定系统是否需要间冷器。     

氦气流动特性的初步研究

使用计算流体力学方法,模拟了圆管内流动、圆柱绕流、孤立翼型、叶栅当量扩压器、平面叶栅,在氦气和空气两种工质下典型流场的流动。结果发现:在低马赫数下,雷诺数相同时,氦气和空气流场具有较大的相似性;氦气的运动粘性系数较大,其附面层发展较快,流速大,容易发生边界层分离;与空气相比,氦气总压损失系数大。由此得到启示:对于高温气冷堆氦气压气机的设计,要充分考虑氦气雷诺数小、流速大、容易发生分离的流动特性。并且给出了氦气流动特性的基本数据,可供进一步研究和工程使用。     

熔盐堆间冷回热式氦气轮机热力循环效率分析

设计基于熔盐堆的间冷回热式氦气轮机循环系统并建立数学模型,介绍以布雷顿循环为原理的系统运行流程。使用控制变量法分析了关键因素：压缩机/透平效率、回热器性能、温比、低压压缩机入口压力对系统总效率的影响。分析结果表明：相较于压缩机效率,同幅度的透平效率提升使系统总效率值更高;换热端差和流动阻力都为系统的循环带来了一定程度的负担;存在使系统效率值最大的温比;计算发现,在特定情况下,系统最高温度越高,系统效率越高。总结、量化了这些因素对系统效率的影响。     

远离设计工况的涡轮特性线计算

远离设计工况涡轮特性分析可以预见到已设计好的涡轮机组在工况变动时性能的变化规律，为整个系统的工况计算和调控设计提供必要的数据，而在特性计算时采用合理的损失模型是至关重要的。本文对于流动过程中出现的损失变化规律按诸多文献所推荐的广泛应用公式加以综合比较，并以最小二乘方的拟合式加入到计算程序之中，并给出了三种情况静、动叶速度系数的变化对机组内效率、物理流量和总功率的影响。分析表明，所推荐的攻角损失模型可以用来进行远离设计工况下的特性线计算。     

水平轴风力涡轮设计与性能预估方法的三维失速延迟模型——Ⅱ.模型建立及应

为解决传统的水平轴风力涡轮设计与性能预估方法存在失速延迟现象的问题,以三维边界层积分方程为理论基础,分析讨论了产生这种现象的原因,并得到了决定叶片表面气流分离点位置的关键影响参数,以及参数的作用范围和量级。在分离因子模型的基础上,建立了风力轮设计与性能估计方法的三维失速延迟修正模型,该模型由二个关键影响参数和三个与实测数据相关的经验修正因子（ａ,ｂ,ｄ）组成。通过与三个典型风力涡轮的实测结果对比,     

论轴流式涡轮特性计算中的损失模型

以三种叶栅损失的模型,通过一例特性计算,分析了损失模型对轴流式涡轮特性计算的影响。从叶栅损失估算到特性计算对西方广为应用的经典的Ainley-Mathieson-Dunham-Came方法进行了检验。指出其中一些有待改进的地方,并推荐采用经过叶栅试验验证的叶型损失计算公式进行特性计算。     

水平轴风力涡轮设计与性能预估方法的三维失速延迟模型--Ⅱ.模型建立及应用

为解决传统的水平轴风力涡轮设计与性能预估方法存在失速延迟现象的问题,以三维边界层积分方程为理论基础,分析讨论了产生这种现象的原因,并得到了决定叶片表面气流分离点位置的关键影响参数,以及参数的作用范围和量级.在分离因子模型的基础上,建立了风力涡轮设计与性能预估方法的三维失速延迟修正模型,该模型由二个关键影响参数(s/r,Ωr/u∞)和三个与实测数据相关的经验修正因子(a、b、d)组成.通过与三个典型风力涡轮的实测结果对比,表明得到的叶片升力系数和功率输出符合很好,证明失速延迟修正模型有效适用,解决了原方法不适用于高风速工况的问题,提高了水平轴风力涡轮设计和性能预估水平.     

柔性叶片水轮机力学性能测算方法研究

针对一种新型潮流能发电获能装置--柔性叶片水轮机,采用风浪流水槽模型试验和Fluent数值模拟两种方法测算水力学性能参数,分析了两者测算结果的差异,并通过数值模拟法测算了柔性叶片水轮机力学特性,方法简便,对柔性叶片水轮机的开发利用具有指导意义.     

水轮机调速器特性研究综述

分析了调速器参数对水电机组及电网稳定运行方式的影响及其最佳运行参数的选定,阐述了水轮机调速器常规PID控制、自适应控制和智能控制等方法,提出了其他控制策略与非线性控制理论相结合的控制策略将是水轮机调节系统控制策略的发展方向,并介绍了提高调速系统可靠性的常用措施.     

基于CNN-LSTM的燃气轮机NOx排放预测研究

为了建立精准的NO_x预测模型,解决燃气轮机电站存在NO_x超标排放的问题,提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)和长短期记忆神经网络(Long Short-term Memory, LSTM)组合模型的NO_x排放预测方法。将NO_x排放历史数据和燃气轮机燃烧的状态参数通过滑动窗口法构建成特征图格式输入到CNN中,利用其卷积层和池化层提取表征NO_x动态变化的特征向量,并转化为时间序列格式输入到LSTM中进一步挖掘内部规律,从而实现NO_x的排放预测。以某三菱燃气轮机的历史运行数据进行试验。结果表明:CNN-LSTM的相对均方误差e_(RMSE)为1.811 mg/m~3,并通过与PCA-BP,PCA-RNN和PCA-LSTM模型进行比较,验证了方法的可行性。     

基于LSTM神经网络的燃气轮机排温预测方法

针对燃气轮机气路性能退化的周期性与非线性特点,提出一种基于长短期记忆(Long-Short Term Memory,LSTM)神经网络的燃气轮机排气温度趋势预测方法.利用标准化与归一化数据预处理方法提取排气温度数据中的退化特征,减小了环境和工况变化对退化特征的影响;通过滑窗法提取一定长度的历史数据,增强LSTM模型的泛...     

燃机透平叶片气膜冷却特性研究

采用存在源项的叶栅三维黏性流数值方法计算与分析了存在气膜射流的燃气侧的流动与换热特性,确定了吹气比、来流湍流度、气膜孔展向间距与展向射流角等因素对气膜有效度的影响,并分析了其机理.     

10MW氦气轮机涡轮轮盘强度的计算方法

以往对涡轮盘进行强度分析都是采用“等厚圆环法”理论进行计算,这样的简化由于没有考虑榫头和榫槽凸块的刚性对传力的影响,因此得到的盘缘部分的应力有时可能误差较大,对轮盘偏心孔和榫齿根部的应力集中都无法进行分析。现在可以通过Pro/E对涡轮盘这样复杂的结构进行实体建模,运用ANSYS进行有限元分析计算,就能获得较精确的应力分析结果。本文采用上述两种方法,针对某型机的某一级涡轮盘连同若干级叶片一起进行计算分析,验证了“等厚圆环法”理论可以从宏观上反映轮盘的受力状态,同时也证明了有限元法各项参数的选择是正确的,为同类型的其它结构进行强度分析提供了技术参考。     

1,5级变几何涡轮非定常流动特性研究

可转导叶由于端部间隙和转轴的存在,会产生复杂的二次流动。本文对LISA涡轮进行变几何改型,采用几何约化法对该1.5级变几何涡轮进行数值模拟,详细探究了可转导叶间隙高度对可转导叶（S1）涡系的流动细节和载荷的影响,并深入研究其非定常流动对下游叶排的干涉及二次流输运过程的影响。计算结果表明：泄漏涡（LV）、角涡（CV）和通道涡（PV）共同组成了可转导叶的涡系;可转导叶端部间隙高度影响流动损失和级效率大小,设计间隙下该变几何涡轮S1时均总压损失系数Y为10.32%,涡轮时均总总效率ηtt为82.26%;可转导叶的尾缘泄漏涡使第1级动叶（R1）流动产生强非定常性;可转导叶的尾缘泄漏涡和R1泄漏涡、壁面涡是造成第2级静叶（S2）流动非定常性的主要因素。     

轴流透平多截面气动设计方法研究

本文基于完全径向平衡方程,研究发展了一套多级轴流透平多截面气动设计方法和叶片造型方法.采用该方法对某型燃气轮机四级透平进行了气动设计,并对设计出的透平进行了三维定常流场计算,结果表明,三维计算结果与设计结果吻合较好.