燃气轮机气动热力相关部分问题研究

简要综述了本研究组近年来在燃气轮机气动热力相关方面的研究工作进展,包括多级轴流压气机整机全工况特性的数值分析,多级轴流压气机间隙流动对性能的影响分析;燃气透平冷却叶片的气动分析方法。着重描述了叶轮机械叶片三维粘性气动优化设计系统及其实用状况。展现了在我国燃气轮机产业的消化吸收与自主研发中发挥作用的可能性,展望了本研究组的长远研究目标。     

Sobel算子在气膜孔图像清晰度评价过程中的研究

对高压涡轮叶片中冷却气膜孔(下简称:气膜孔)视觉测量过程中遇到的气膜孔图像清晰度评价问题展开研究。利用光学成像系统分析了系统离焦对图像清晰度的影响,并提出了一种Sobel算子与阈值相结合的图像清晰度评价方法。针对气膜孔孔径小、单晶材料反光、焦平面的获取困难、气膜孔边缘难识别等问题,进行对比实验,设计了图像清晰度评价函数归一化与阈值选取相结合的测量方法,这确保了评价功能的真实性,同时滤除了高频噪声。实验结果表明,所提出的评价方法可以准确地评价气膜孔图像的清晰度。此方法具有很强的单峰性,无偏性和良好的抗噪性能。     

不同型腔对空气静压轴承性能的影响

针对气浮工作台运行中出现的气膜波动问题,研究空气静压轴承的不同气腔结构形状对气膜内气旋及气膜波动的影响.通过结合承载力和刚度等性能参数,对有限元仿真不同形状气腔的结果对比分析,得到矩形气腔刚度最大,但同时气旋现象严重,圆台气腔能有效抑制气旋现象.这些分析通过改变轴承的结构参数抑制空气静压轴承的气旋及气膜波动,为提高气浮...     

某洗煤厂气膜封闭煤棚介绍及问题分析

近年来，气膜结构作为一种建筑形式发展较快，因其结构轻巧、造价较低、施工快等优点受到人们的青睐，工业上也越来越多的被采用。以国内某洗煤厂的大型气膜结构封闭煤棚为例，介绍了气膜结构建筑的构成，分析了该结构形式的优缺点，以及应注意的事项。     

对冲燃烧锅炉水冷壁气膜保护技术

国内燃煤机组锅炉完成超低排放改造后，锅炉水冷壁普遍出现不同程度的高温腐蚀，对冲燃烧锅炉尤为严重，严重威胁锅炉的安全稳定运行。为从根本上解决水冷壁高温腐蚀问题，提出一种防治对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的气膜保护技术，运用数值模拟对锅炉运行时水冷壁附近区域的烟气成分进行模拟计算，以烟气中O₂、CO和H₂S组分的体积分数为主要研究对象，优化气膜保护喷口的位置、层数、垂直倾角和风量配比，并对比现场研究结果。数值模拟和现场试验结果均表明，应用气膜保护技术后，锅炉热效率和SCR脱硝反应器入口NO_x体积分数变化较小，锅炉运行参数均正常，未对锅炉的正常运行产生不利影响。应用气膜保护技术后，水冷壁附近平均O₂体积分数可达5.0%以上，较应用前提高5倍以上，平均H₂S体积分数较应用前降低85%以上，可控制在100μL/L以下，水冷壁附近区域的还原性气氛消除，腐蚀性气体体积分数显著降低，水冷壁高温腐蚀得到根本治理，锅炉运行安全性显著提高。水冷壁气膜保护技术对同类型机组锅炉水冷壁高温腐蚀的防治具有良好的...     

某航空发动机高压涡轮导向叶片高温失效分析

通过外观检查、断口分析、材质检查、气膜孔检查和热模拟等试验工作，对故障高压涡轮导向叶片裂纹性质及产生机理进行分析。结果表明：故障叶片裂纹性质为疲劳，疲劳起源于气膜孔外壁的尖角区域。热障涂层涂覆后引起前缘气膜孔孔径减小，且使用过程中气膜孔受燃气氧化附着物影响导致孔口堵塞；叶片前缘局部超温导致基体组织转变，降低了基体的抗疲劳性能，促使叶片过早疲劳开裂。本文提出了适当加大气膜孔孔径，完善加工工艺要求，加强孔表面附着物清理等建议，可有效避免类似故障重复发生。     

稳态性能下T型槽柱面气膜密封结构参数非线性回归分析

为探究T型槽柱面气膜密封的稳态性能(气膜刚度、浮升力、泄漏率),使用计算流体力学(CFD)的方法，在转速为8 000 r/min的工况条件下，分析了密封系统结构参数的改变对系统稳态性能的影响。在不改变气膜厚度和气膜偏心的条件下，拟合了密封长度、T型槽槽数、T型槽深度与稳态性能之间的多元非线性方程，并通过对回归系数大小的比较确定了各因素的影响程度。结果表明：系统泄漏率受密封长度的大小影响最为显著，T型槽数量和槽深的改变对泄漏率的影响并不显著；随着密封长度的增加，气浮力几乎呈线性增长，而T型槽深度和T型槽的数量的改变对浮力的影响依次减小；影响气膜刚度最大因素的是T型槽深度，其次是T型槽的数量，密封长度的影响最小。     

飞秒激光加工气膜孔的热障涂层表面残余应力研究

针对飞秒激光打孔后孔周热障涂层残余应力演化问题，采用cosα法对不同飞秒激光工艺制备的气膜冷却孔周围残余应力进行步进式逐点测量，结果表明，喷涂态热障涂层和激光打孔后气膜孔周围的涂层表面应力皆是以淬火应力主导的残余拉应力；不同飞秒激光加工工艺、不同的孔尺寸下，气膜孔周围都存在一个明显的径向残余应力影响区，且在该影响区内残余应力呈线性递减；由于飞秒激光热效应形成的飞溅物的影响，不同工艺制备的气膜孔周围径向残余应力场无明显差别，改变气膜孔直径无法改善这种热效应。     

电化学放电加工中气膜厚度及其影响研究

玻璃作为一种非导电硬脆材料，在光学、生物医学、微机电系统等领域应用广泛。电化学放电加工作为针对绝缘硬脆材料的有效微细加工技术，可以在玻璃上进行有效的微结构加工。在电化学放电加工中，放电现象通过击穿气膜产生，气膜作为加工过程中最重要的介质，其质量是形成良好的表面微结构的重要因素。文章研究的重点是气膜特性及其对放电能量分布的影响。研究采用三因子三水平的全因子试验方法，以电源、占空比、频率三种电源参数为影响因子，气膜厚度为响应进行试验研究，获得最佳气膜质量的工艺参数组合。此外，在石英玻璃和K9光学玻璃两种玻璃上进行了微小孔加工的实验。结果表明，最佳工艺参数组合下能获得更薄气膜，同时也是获得更小径向过切、大的深径比、圆度误差较小的微小孔的最佳条件。     

超临界二氧化碳动静压干气密封稳态性能和加热模式对比研究

为提高现有超临界二氧化碳(S-CO₂)动压型干气密封的气膜刚度和降低因密封进气管路上设置加热器而增加的额外功耗，提出一种基于静环背部环体加热的S-CO₂动静压型干气密封新结构。基于共轭热传递模型，采用商用软件Fluent求解密封压力场和温度场，对比分析了S-CO₂动压型、静压型和动静压型干气密封的稳态性能和流场分布，探讨了不同加热模式和热源温度下S-CO₂动静压型干气密封的流动传热特性和功率消耗。结果表明：在给定参数下，相较于动压型干气密封，动静压型干气密封的气膜刚度增加到2倍以上，不过泄漏率也增加了35%；相较于直接气体加热模式，环体加热模式下的加热功耗降低44%，密封运行经济性更好。这为S-CO₂发电系统压缩机端干气密封的结构设计和辅助系统改进提供了新的思路。